Monografia - Universidade Federal De Pernambuco

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Universidade Federal de Pernambuco Centro de Ciências Biológicas Curso de Bacharelado em Biomedicina Avaliação de Sistemas Domésticos de Filtração Utilizados como Purificadores de Água Graduando: Carlos Roberto Weber Sobrinho Orientadora: Drª. Glícia Maria Torres Calazans Co-orientador: Ms. Ulrich Vasconcelos da Rocha Gomes Recife/2007 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Universidade Federal de Pernambuco Centro de Ciências Biológicas Curso de Bacharelado em Biomedicina Avaliação de Sistemas Domésticos de Filtração Utilizados como Purificadores de Água Monografia apresentada ao curso de Biomedicina como parte dos requisitos finais para conclusão da graduação pela Universidade Federal de Pernambuco Graduando: Carlos Roberto Weber Sobrinho Orientadora: Drª. Glícia Maria Torres Calazans Co-orientador: MSc. Ulrich Vasconcelos da Rocha Gomes Recife, 2007 2 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Graduando: ________________________________________________________ Graduando: Carlos Roberto Weber Sobrinho Graduando Biomedicina - UFPE Banca examinadora: __________________________________________________________ 1.° Membro: Janete Magali de Araújo Departamento de Antibiótico - UFPE __________________________________________________________ 2.° Membro: Irapuan Oliveira Pinheiro Departamento de Ciências Fisiológicas do ICB - UPE __________________________________________________________ Suplente: Kêsia Xisto da Fonseca Ribeiro de Sena Departamento de Antibiótico - UFPE Orientadores: __________________________________________________________ Orientadora: Profa. Dr.ª Glícia Maria Torres Calazans Departamento de Antibióticos – UFPE _________________________________________________________ Co-orientador: MSc. Ulrich Vasconcelos da Rocha Gomes Departamento de Engenhara Bioquímica - UFRJ 3 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração "Não peço riquezas, nem esperanças, nem amor, nem um amigo que me compreenda. Tudo o que eu peço é um céu sobre mim e um caminho a meus pés." Adlai Ewing Stevenson II Político Americano, conhecido por seu comportamento intelectual e apoio à causas liberais do partido democrata. Embaixador das Nações Unidas (1961-1965). 4 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração DEDICATÓRIA “Ao meu grande mestre: Meu Avô, José Fernandes dos Santos” Já diziam que ser avô é ser pai duas vezes. Ser avô e estar presente em momentos importantes ultrapassa as fronteiras da paternidade biológica. Um companheiro, que auxiliou em decisões importantes, influenciou por toda uma vida como um exemplo. Alguém que ensinou o verdadeiro significado e o real valor das coisas, desde pequenas palavras até mesmo princípios, que carrego comigo até hoje. Ainda que, sendo um ser humano, com qualidades, e, sobretudo, com defeitos, foi alguém de quem pude me orgulhar de ter descendido e que agora deixou saudades. Ao meu querido avô materno, José Fernandes dos Santos, cuja trajetória de vida me enche de orgulho e inspiração. E onde estiver, sei que estará em presença próximo a mim. Saudades Vovô! “IN MEMORIAN” 5 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração AGRADECIMENTOS Primeiramente agradeço aos que de maneira superior sempre estiveram ao meu lado; Agradeço às quatro grandes mulheres da minha vida: minha mãe, Sônia Inês, a quem devo toda a minha formação acadêmica e tudo o que sou hoje; minha avó materna, Alaíde Inês, a quem devo toda a minha formação familiar, a minhas tias maternas, Sueli Inês e Selma Inês, a quem devo minha formação moral. Agradeço a minha Orientadora Drª. Glícia Calazans, por confiar no meu esforço e no meu trabalho e por compreender não somente os problemas relacionados ao ambiente acadêmico, demonstrando, por isso, ser uma grande e humana profissional; Também ao meu co-orientador MSc. Ulrich Vasconcelos, pelo total e incondicional apoio em todas as horas; As minhas tias Sulamita Inês e Silvia Santos por toda a ajuda nos momentos difíceis; Aos meus tios Rosinaldo Canuto e Luiz Pereira; A minha grande amiga Eliana Morais, por compartilhar comigo experiências valiosas; A Marli Fragoso, Claudia Lucas, Adeildo Anselmo e Ana Maria, pela ajuda nesses anos de graduação; Ao técnico do laboratório de processos fermentativos do Departamento de Antibióticos, Salatiel, pela ajuda sempre que possível; Ao meu pai, por me ensinar que o crescimento moral pode também vir pela dor; Enfim, agradeço a todos que de alguma forma, seja direta ou indireta, colaboraram para o desenvolvimento e êxito do estudo. 6 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração SUMÁRIO Lista de Figuras ....................................................................................................... 10 Lista de Quadros e Tabelas...................................................................................... 12 Lista de Abreviações ............................................................................................... 13 RESUMO ................................................................................................................ 15 1.0 INTRODUÇÃO................................................................................................. 16 2.0 OBJETIVO........................................................................................................ 21 2.1 Geral........................................................................................................... 21 2.2 Específicos.................................................................................................. 21 3.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.......................................................................... 22 3. 1 Métodos de Purificação da água................................................................ 22 3.1.1 Destilação....................................................................................... 22 3.1.2 Adsorção por Carvão Ativado........................................................ 23 3.1.3 Filtração.......................................................................................... 24 3.1.4 Filtração Microporosa..................................................................... 24 3.1.5 Ultrafiltração................................................................................... 25 3.1.6 Foto-oxidação................................................................................. 26 3.1.7 Esterilização por contato ou por aumento de temperatura............. 26 3.1.8 Troca Iônica.................................................................................... 27 3.1.9 Osmose Inversa .............................................................................. 28 3.1.10 Eletrodeionização......................................................................... 30 3.2 Evolução do Sistema Doméstico de Purificação........................................ 31 3.3 Principio de Funcionamento dos Filtros Modernos.................................... 36 3.3.1 Sistema HF - Hollow Fiber (Membranas de Fibra Oca)................ 37 3.3.2 Sistema SNTA - (Sistema Natural de Tratamento de Água).......... 38 3.3.3 Sistema UVLS - (Ultra Violet Light System)................................ 40 3.4 Indicadores de contaminação fecal e conceitos importantes...................... 41 3.5 Bactérias utilizadas na análise e avaliação bacteriológica da água............ 43 7 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 3.5.1 Grupo Coliforme............................................................................. 43 I - Coliformes Totais....................................................................... 44 II - Coliformes Termotolerantes..................................................... 44 II-A Escherichia coli................................................................ 45 II-B Características bioquímicas da Escherichia coli............... 47 II-C Patogenicidade e Quadros Clínicos.................................. 47 II-D Suscetibilidade e Resistência............................................ 49 3.6 Tratamento da Água contaminada por coliformes..................................... 49 3.7 Princípio dos métodos utilizados ............................................................... 49 3.7.1 Fermentação da Lactose por coliformes......................................... 49 3.7.2 Método da fermentação em Tubos Múltiplos ................................ 53 I - Ensaio Presuntivo...................................................................... 53 II - Ensaio Confirmativo................................................................. 54 3.7.3 Método da fermentação em P-A (Presença e Ausência)................ 54 3.7.4 Contagem de Heterotróficos........................................................... 55 3.8 Justificativa................................................................................................. 55 3.9 Legislação................................................................................................... 56 4.0 MATERIAL E MÉTODOS............................................................................... 57 4.1 Procedimentos de coleta............................................................................. 58 4.2 Procedimento das análises:......................................................................... 61 4.2.1 Pesquisa de coliformes totais e E. coli........................................... 62 I- Técnica de Presença – Ausência (P-A)....................................... 62 II- Técnica de Tubos Múltiplos...................................................... 64 4.2.2 Contagem de Bactérias Heterotróficas.........................................., 66 4.2.3 Medição do pH............................................................................... 68 4.3 Questionário de investigação...................................................................... 68 5.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................... 72 5.1 Pesquisa de coliformes em aparelhos Modernos de Filtração.................... 72 5.2 Pesquisa de coliformes em Filtros de Barro............................................... 83 5.3 Determinação do pH................................................................................... 88 5.4 Resultados do questionário aplicado nas residências................................. 92 6.0 CONCLUSÃO................................................................................................... 96 7.0 REFERENCIAS BIBLIOGÁFICAS................................................................. 98 8 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 8.0 APÊNDICE....................................................................................................... 105 8.1 Modelo de questionário.............................................................................. 105 9.0 ANEXO............................................................................................................. 106 9.1 Tabela de Hoskins (NMP).......................................................................... 106 9 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Lista de Figuras Figura 3.1 - Processo de destilação...................................................................... 23 Figura 3.2 - Emissão de Radiação da Lâmpada Germicida vs Efeito Germicida 26 Figura 3.3 - Esquema de Troca Iônica................................................................. 28 Figura 3.4 - Esquema da Osmose Reversa........................................................... 29 Figura 3.5 - Esquema Eletrodeionização............................................................ 30 Figuras 3.6 e 3.7 - Abastecimento de água por bicas em SP, no início do século XX.............................................................................................................. 32 Figura 3.8 - Representação da Parte Interna do filtro Chambelard...................... 33 Figura 3.9 - Filtros de Pedra Original Cerâmica Stefani, SP............................... 33 Figura 3.10 - Talha de cerâmica com torneira de chumbo................................... 34 Figuras 3.11 e 3.12 - Réplica do 1° filtro São João; Replica dos anos 1940....... 35 Figura 3.13 - Evolução dos Aparelhos de Filtração em Residências................... 36 Figura 3.14 - Esquema do Sistema HF................................................................ 37 Figura 3.15 - Válvula do Sistema HF.................................................................. 37 Figura 3.16 - Esquema do Sistema SNTA........................................................... 38 Figura 3.17 - Esquema do Sistema UVLS........................................................... 40 Figura 3.18 - Foto de microscopia ótica de colônia de E.coli.............................. 45 Figura 3.19 - Fermentação Mista (Fórmica)........................................................ 51 Figura 3.20 - Fermentação 2,3-butenodiol (acetoína).......................................... 52 Figura 4.1 - Filtro de barro estudado................................................................... 57 Figura 4.2 - Frasco plástico de coleta (estéril)..................................................... 59 Figuras 4.3 e 4.4 - Recipientes de Transporte de água........................................ 60 Figuras 4.5 e 4.6 - Recipientes de vidro de Schott Duran e tubo de ensaio invertido para realização do teste P-A.................................................................. 62 Figura 4.7 - Tubos de ensaio com Caldo Lactosado Verde-Brilhante Bile (CLVBB)............................................................................................................... 63 Figura 4.8 - Tubos com caldo para pesquisa de Escherichia coli (EC)............... 63 Figura 4.9 - Tubos de ensaio com Caldo Lactosado Duplo e Caldo Lactosado Simples.................................................................................................................. 64 10 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Figura 4.10 - Esquema de inoculação de amostra para o MTT........................... 65 Figura 4.11 - Banho-maria utilizado para incubação de amostras em meio EC.. 66 Figura 4.12 - Esquema de diluição de amostras de água..................................... 67 Figura 4.13 e 4.14 - Imagens do pHmetro usado................................................. 68 Figura 5.1 - Tipos de situações constatadas nos diferentes sistemas de filtrações analisadas.............................................................................................. 72 Figura 5.2 - Organograma Geral dos Resultados dos filtros modernos............... 73 Figura 5.3 - Distribuição da contaminação: apenas coliformes totais e coliformes totais e termotolerantes simultaneamente........................................... 75 Figura 5.4 - Resultado percentual da pesquisa de coliformes em amostras efluentes aos aparelhos modernos de filtração...................................................... 76 Figura 5.5 - Contagem de heterotróficos na entrada e saída dos aparelhos modernos de filtração............................................................................................ 81 Figura 5.6 - Evolução da contaminação por bactéria do grupo coliforme total, coliforme termotolerante e heterotrófico total da saída do filtro de barro............ 86 Figura 5.7 - Redução da Contagem de heterotrófico da 6ª a 16ª filtração no filtro de barro........................................................................................................ 86 Figura 5.8 – Percentual de Redução da Contagem de heterotrófico da 6ª a 16ª filtração em percentual no filtro de barro.............................................................. 87 Figura 5.9 - Diferença entre o pH de entrada e saída da água dos 26 aparelhos estudados............................................................................................................... 89 Figura 5.10 - Relação entre aumento e diminuição de pH................................... 90 Figura 5.11 - pH da água das 16 filtrações realizadas no filtro de barro............. 91 Figura 5.12 - Evolução do pH da água no filtro de barro.................................... 91 11 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração LISTA DE QUADROS Quadro 3.1 - Características bioquímicas da E. coli............................................ 47 Quadro 5.1 - Distribuição da contaminação pelos métodos analisados............... 76 Quadro 5.2 - Detalhamento dos Resultados Negativos para coliformes............. 77 Quadro 5.3 - Quantidade de Filtros com filtrações Deficientes e os parâmetros que as classificam.................................................................................................. 82 Quadro 5.4 - Quantidade de Filtros com filtrações Eficientes e o parâmetro que a classifica...................................................................................................... 83 Quadro 5.5 - pH das amostras de água dos aparelhos modernos de filtração...... 88 Quadro 5.6 - pH das amostras de água filtradas pelo filtro de barro tradicional. 90 Quadro 5.7 - Valores mínimo, máximo e media do tempo dos aparelhos domésticos............................................................................................................. 92 Quadro 5.8 - Marcas dos aparelhos domésticos mantidas em sigilo e identificada por .................................................................................................... 93 Quadro 5.9 - Valores mínimo, máximo e media do tempo da ultima manutenção do ..................................................................................................... 93 Quadro 5.10 - Valores mínimo, máximo e media do tempo da ultima limpeza do reservatório das residências............................................................................. 94 Quadro 5.11 - Finalidade da água da saída dos aparelhos................................... 95 Quadro 5.12 - Respostas dos usuários em relação à credibilidade...................... 95 LISTA DE TABELAS Tabela 1.1 - Volume e percentual da distribuição de água no Planeta ................ 17 Tabela 5.1 - Detalhamento dos Resultados das amostras processadas pelos aparelhos modernos de filtração........................................................................... 78 Tabela 5.2 - Detalhamento dos Resultados das amostras processadas pelos aparelhos modernos de filtração........................................................................... 82 Tabela 5.3 - Contagem de heterotróficos da água de entrada e saída durante as 16 filtrações........................................................................................................... 84 Tabela 5.4 – Análise dos Resultado das filtrações em filtro de barro.................. 85 12 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração LISTA DE ABREVIATURAS Caldo EC – Caldo para Escherichia coli. CLD – Caldo Lactosado Duplo. CLS – Caldo Lactosado Simples. CLVBB – Caldo Lactosado Verde-Brilhante Bile. DAEC – Escherichia coli de Adesão Difusa. EAEC – Escherichia coli Enteroagregativa. ED – Eletrodiálise EDI – Eletrodesionização. EHEC – Escherichia coli Enterohemorrágica. EIEC – Escherichia coli Enteroinvasiva. EPEC – Escherichia coli Enteropatógena. EPI – Equipamentos de Proteção Individual. ETA-UFPE – Estação de Tratamento da Universidade Federal de Pernambuco. ETEC – Escherichia coli Enterotoxigênica. FD – Filtração Deficiente por Produção de Contaminação FE – Filtração Eficiente. FI – Filtração Inconclusiva PD (PC) - Filtração Deficiente por Produção de Contaminação FUNASA – Fundação Nacional de Saúde. HF – Hollow Fiber (Membranas de Fibra Oca). I.A. – Instituto do Ambiente. IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. M.M.A. – Ministério do Meio Ambiente. M.S. – Ministério da Saúde. Nm – Nanômetro. OMS – Organização Mundial de Saúde. P-A – Método para pesquisa de Presença e Ausência de Coliformes. PCA – Plate Count Agar. pH – Potencial Hidrogeniônico. R.E.A. – Relatório do Estado do Ambiente. SNTA – Sistema Natural de Tratamento de Água. 13 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração SUVLS – Sistema de Lâmpada Ultra Violeta (Ultra Violet Light System). TTM – Técnica dos Tubos Múltiplos. UFC – Unidade Formadora de Colônia. UFC – Unidade Formadora de Colônia. UFPE – Universidade Federal de Pernambuco. UNICEF – Fundo das Nações Unidas para a Infância. UPEC – E. coli Uropatogênica. UTI – Urinary Tract Infections (Infecção do Trato Urinário). . 14 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração RESUMO A água é o constituinte mais característico da terra, é ingrediente essencial à vida de todos os seres humanos e à manutenção de todos os ecossistemas. A água é talvez o recurso mais precioso que a terra fornece à humanidade. De toda a água na superfície da terra, menos de 0,02% está disponível em rios e lagos na forma de água fresca pronta para consumo. O Brasil detém 12% a 15% de água doce do planeta e cerca de 80% dessa reserva está concentrada na Amazônia. Os 20% restantes estão distribuídas desigualmente pelo país, atendendo a 95% da população. Ao longo da história da humanidade, a água foi sempre uma preocupação constante. Por isso, o homem vem buscando, desde muito cedo, maneiras de tornar a água ao seu alcance potável. Em toda a trajetória dessa busca, vários aperfeiçoamentos foram acontecendo. O presente estudo faz uma pesquisa histórica sobre os métodos de filtração usados em residências e esboça um mapa evolutivo da origem da água consumida. O objetivo foi realizar uma comparação entre a qualidade bacteriológica da água afluente e da água efluente aos aparelhos modernos de filtração, de acordo com a Portaria Nº. 518/2004 do Ministério da Saúde e, dessa forma, avaliar a eficiência de diferentes sistemas, bem como traçar um paralelo entre as águas processadas por esses aparelhos modernos de filtração doméstica e as águas processadas pelo filtro de barro tradicional. A pesquisa foi realizada entre usuários de aparelhos de filtração, residentes na Região Metropolitana do Recife. Foram feitas coletas em 26 residências e foi realizada uma série de 16 filtrações consecutivas em filtro de barro tradicional em ambiente laboratorial. Em cada residência foi coletada água tanto na entrada quanto na saída ou efluente ao aparelho. Do total de amostras analisadas, aproximadamente 40% foram caracterizadas por terem o numero de heterotróficos acima do recomendado pela legislação e 50% foram caracterizadas por apresentar amostras com contaminação por bactérias do grupo coliforme. E, consequentemente, foram consideradas fora dos padrões de qualidade. Aproximadamente 4% das filtrações foram consideradas eficientes e 6% foram inconclusivas. O filtro de barro, ao qual foi submetido a água sem qualquer tratamento prévio, precisou de apenas 5 filtrações consecutivas para começar a reduzir microrganismos heterotróficos e após 13 filtrações iniciou a retenção de coliformes, provavelmente correspondente ao tempo necessário para a formação do “biofilme”. Assim, conclui-se que o desempenho do filtro de barro tradicional superou o desempenho dos aparelhos modernos de filtração doméstica. 15 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 1.0 INTRODUÇÃO “A água é o constituinte mais característico da terra. Ingrediente essencial da vida, a água é talvez o recurso mais precioso que a terra fornece à humanidade” (CITAÇÃO DE LA RIVIÈRE, 2007) Todas as reações nos seres vivos necessitam de um veículo que as facilite e que sirva para regular a temperatura em virtude do grande desprendimento de calorias resultante da oxidação da matéria orgânica. A água que é fundamental à vida, satisfaz completamente a estas exigências e se encontra presente em proporções elevadas na constituição de todos os seres vivos, inclusive no homem, onde atinge cerca de 75% de seu peso. Sua influência foi primordial na formação das aglomerações humanas (FUNASA, 2006). O homem sempre se preocupou com o problema da obtenção da água com qualidade e com quantidade suficiente para o seu consumo e desde muito cedo, embora sem grandes conhecimentos, soube distinguir uma água limpa, sem cor e odor, de outra que não possuísse estas propriedades atrativas (FUNASA, 2006). A quantidade de água livre sobre a terra atinge 1.370 milhões km3, correspondente a uma camada imaginária de 2.700m de espessura sobre toda a superfície terrestre (510 milhões de km2) ou a profundidade de 3.700m se considerarmos as superfícies dos mares e oceanos somados, que corresponde a 274 milhões de km2 (FUNASA, 2006). Cerca de 2/3 da superfície do planeta Terra são dominados pelos vastos oceanos. Os dados que são reconhecidos no âmbito mundial indicam que: de toda a água disponível na terra, 97,6% está concentrada nos oceanos A água fresca corresponde aos 2,4% restantes. Destes 2,4%, somente 0,31% não estão concentrados nos pólos na forma de gelo. Então, de toda a água na superfície da terra menos de 0,02% está disponível em rios e lagos na forma de água fresca pronta para consumo (Tabela 1.1). No entanto, atualmente boa parte desses 0,02% pode estar imprópria para o consumo. Por isso, existe uma grande necessidade de tratamento e preservação da água potável já existente. O Brasil detém 12% a 15% de água doce do planeta e cerca de 80% dessa reserva está concentrada na Amazônia. Os 20% restantes estão distribuídas desigualmente pelo país, atendendo 95% da população (REIS, 2005; BAPTISTA NETO et al, 2004). 16 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Tabela 1.1 – Volume e percentual da distribuição de água no Planeta Fonte: R.G. Wetzel, 1983 Local Oceanos Calotas polares e geleiras Água subterrânea Água doce de lagos Água salgada de lagos Água misturada no solo Rios Vapor d’água na atmosfera Volume (km3) 1.370.000.000 29.000 4.000 125 104 67 1,2 14 Percentual do Total (%) 97,61 2,08 0,29 0,009 0,008 0,005 0,00009 0,0009 A primeira vista, o abastecimento de água parece realmente inesgotável, mas considerando que 97% é água salgada, não utilizável para a agricultura, uso industrial ou consumo humano, será fácil perceber a gravidade da questão e a preocupação com qualidade da água potável será inevitável. Em resumo, a água utilizável corresponde a um total de 98.400km3 sob a forma de rios e lagos e 4.050.800km3 sob a forma de águas subterrâneas, equivalentes a uma camada de 70,3cm, distribuída ao longo da superfície terrestre que corresponde a 136 milhões de km2 (FUNASA, 2006). A demanda de água potável vem aumentando assustadoramente com o crescimento populacional. De 1950 a 2001, a população mundial duplicou, passando de 2,3 bilhões para 5,3 bilhões de habitantes, com o consumo de água aumentando de 1.000 km3 para 4.000 km3 anuais. Ou seja, nesse período o consumo de água per capita quadruplicou. O crescimento demográfico e econômico acelerado do Brasil nos últimos anos fez com que os recursos hídricos fossem demandados, em algumas regiões, além das disponibilidades. Além da escassez das reservas hídricas, têm sido intensificada a contaminação dos recursos d’água potável existentes, afetando assim, gravemente, a saúde humana (MMA, 2002). O principal uso de água é, sem dúvida nenhuma, na agricultura. As águas públicas, que precisam de tratamento e transporte têm uma distribuição diferente. Aproximadamente 60% desta água são usados para fins domésticos, 15% para fins comerciais e 13% em indústrias. O restante para fins públicos e outras necessidades. (ATLAS DO SANEAMENTO IBGE, 2004). Na atualidade, essa explosão demográfica e o crescente processo de industrialização em muitos países, vieram constituir um dos principais problemas relativos ao abastecimento e consumo de água para os seus diversos usos. A este 17 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração respeito, segundo a Organização Mundial de Saúde - OMS (1963), "todo o país muito industrializado e densamente povoado tem sofrido nos últimos anos um grau excessivo de contaminação das águas de superfície e subterrâneas". Assim sendo, nada mais justo do que dar a devida atenção a este grave problema através da adoção de medidas que assegurem as características físicas, químicas e microbiológicas da água, de modo que as condições sanitárias adequadas da água de consumo sejam alcançadas (OMS, 1963). Desse modo, pode-se assegurar que o abastecimento de água às populações, em quantidade e qualidade, assim como o seu posterior tratamento, prévio à devolução ao meio, são indicadores significativos da qualidade de vida de uma população (I.A.,2003). Então, é impossível pensar na elevação dos padrões de vida de uma população sem se vincular a isto o fornecimento de água em quantidade suficiente e de boa qualidade, a fim de atender às necessidades básicas da existência e da sobrevivência humana. Segundo Mageed (1978), a escassez de água e a sua má qualidade são a origem de muitas doenças às quais a humanidade ainda está exposta. Sabe-se que as doenças de veiculação hídrica são causadas principalmente por microrganismos patogênicos de origem entérica, animal ou humana. As doenças hídricas são transmitidas basicamente pela rota fecal-oral. Os microrganismos são excretados nas fezes de indivíduos infectados e ingeridos na forma de água ou alimento contaminado por água poluída com essas fezes e, em decorrência desse fato, foi necessário criar métodos e mecanismos de tratamento para evitar tais doenças (GRABOW, 1996). A água destinada ao consumo humano deve ser isenta de contaminantes químicos e biológicos, além de apresentar certos requisitos sobre sua aparência. Quanto aos contaminantes biológicos, em particular, são citados organismos patogênicos, tais como vírus, bactérias, protozoários e helmintos que uma vez veiculados pela água podem, através de sua ingestão, afetar o organismo humano (BRANCO, 1977; OLIVEIRA, 1976). As águas de abastecimento, do ponto de vista microbiológico, são de grande importância na veiculação desses microrganismos patogênicos. Entretanto, as técnicas 18 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração de isolamento e identificação, de todos os microrganismos patogênicos a partir da água, são muitas vezes complicadas e onerosas e a obtenção dos resultados demandaria muito tempo (REINHARDT, 1978; GELDREICH, 1974). Por esta razão, na verificação das condições sanitárias das águas, são pesquisados certos grupos de bactérias, denominados "indicadores de poluição fecal". A presença destes microrganismos, que são habitantes normais do intestino de animais de sangue quente, indica a presença de poluição de origem fecal e a possibilidade da existência contaminação por germes patogênicos de origem intestinal (AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION, 1970; CRISTÓVÃO, 1958; CRISTÓVÃO, 1974; GELDREICH, 1974; GELDREICH, 1976; KABLER, 1964; ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DA SAÚDE, 1972). Outras bactérias de origem fecal, como por exemplo, as do gênero Streptoccoccus, têm sido investigadas como possíveis auxiliares de comprovação da poluição de águas (BRANCO E ROCHA, 1977; GELDREICH, 1976). A este respeito, Slanetz e Bartley (1964) afirmam: "presença de estreptococos fecais em água é uma evidência definitiva de contaminação fecal de origem humana ou animal". Desde muito cedo, o homem vêm se preocupando com a qualidade da água que é ingerida. Em todos os lugares do mundo e, independentemente da existência de serviços públicos de abastecimento de água (bicas, chafarizes, ou redes de encanamento), as populações sempre possuíram costumes, técnicas ou equipamentos para tentar, domesticamente, tornar mais limpa a água que consumiam. Segundo Hoyos (2003) desde épocas pré-colombianas na América, alguns índios do continente usavam “filtros” primitivos feitos de pedra porosa e de material originado de lava vulcânica, para separar os elementos sólidos da água que retiravam de poços, rios ou lagos. Com o passar do tempo, foram descobrindo maneiras de tornar a água aparentemente mais limpa para o consumo doméstico. Primeiramente de maneira mais rudimentar, utilizando plantas e até processos físicos como decantação, sedimentação e posteriormente, usando processos mais elaborados, com materiais mais desenvolvidos (HOYOS, 2003). Observando a evolução dos métodos de purificação de água, o desenvolvimento das técnicas e a utilização de algumas delas no âmbito doméstico nos dias atuais, levando em conta ainda o problema da distribuição ineficaz de água potável, este estudo teve como objetivo a avaliação dos diversos equipamentos para purificação doméstica da água encontrada em residências na Região Metropolitana do Recife e 19 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração compará-los ao método mais antigo conhecido, o filtro composto pela talha de cerâmica e vela. Para isso, necessariamente, a avaliação da potabilidade da água esteve de acordo com os parâmetros bacteriológicos, segundo a Portaria N°518 de 25 de março de 2004 do Ministério da Saúde. 20 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 2.0 OBJETIVO 2.1 Geral Verificar a eficiência dos sistemas domésticos de filtração usados para purificação de água, utilizando como parâmetros técnicos de avaliação da qualidade bacteriológica da água a Portaria N° 518, de 25 de março de 2004, do Ministério da Saúde. 2.2 Específicos Pesquisar a presença de coliformes totais e coliformes termotolerantes nas águas de consumo doméstico, processadas em aparelhos de filtração em residências na Região Metropolitana do Recife: • Realizar pesquisa sobre conhecimento de aparelhos de filtração bem como processos de purificação entre os moradores da região citada; • Realizar um estudo comparativo sobre a qualidade de água antes e depois de passar pelo aparelho de filtração e, dessa forma, avaliar a eficiência do sistema em uso; • Comparar os resultados das águas processadas pelo aparelho de purificação de filtração modernos com aqueles obtidos com o uso do filtro de barro tradicional. 21 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 3.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 Métodos de Purificação da água Alguns métodos são utilizados para a purificação da água. Cada um visa preparar a água pra uma finalidade específica. Assim, alguns métodos são realizados apenas em laboratório, outros, mais populares, são realizados no âmbito doméstico. (DI BERNARDI, 1993) Alguns deles são: • Filtração, Adsorção por carvão ativado, Ultrafiltragem, Esterilização – métodos para purificação principalmente microbiológica. • Destilação, Troca Iônica, Adsorção por carvão ativado, Osmose reversa, Eletrodesionização – métodos de purificação química. É importante ressaltar que a filtração é um método de fácil acesso pela população, sendo encontrado em aparelhos para uso doméstico. Os outros métodos, por necessitarem de um conhecimento técnico mais avançado, são usados apenas em laboratórios ou em ambiente clinico - hospitalar ou industrial (DI BERNARDI, 1993). 3.1.1 Destilação Sendo o mais simples, a destilação é um processo há muito estabelecido para a purificação da água, no qual é aquecida até evaporar e o vapor é condensado e recolhido. Desse modo, apenas H2O é recuperada, e assim, é possível conseguir apenas água livre de contaminantes microbiológicos. No entanto, impurezas voláteis como dióxido de carbono, amoníaco e uma variedade de compostos orgânicos passam para a água destilada, já que fazem o mesmo caminho da água (Figura 3.1) (DI BERNARDI, 1993). Aristóteles descreve o modo como se pode obter água doce a partir de água salgada por destilação (ebulição e subseqüente condensação). No entanto, passaram mais de 1400 anos até que os Mouros trouxessem essa idéia para a Europa Ocidental (REVISTA SUPER INTERESSANTE, 2000). 22 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Figura 3.1 - Processo de destilação Fonte: Disponível em http://www.emarp.pt/ambiente/livroagua/historiacronologia/350ac/350ac.php A destilação produz água purificada lentamente. Por este motivo, é necessário destilar uma determinada quantidade de água e armazená-la para utilizar mais tarde. Este armazenamento da água destilada pode constituir um problema se o reservatório em que a água é armazenada não for fabricado num material inerte. Os íons ou plastificantes serão lixiviados do reservatório e irão recontaminar a água. Além de possíveis contaminações microbiológicas. Para manter a esterilidade, são usadas garrafas de armazenamento estéreis e a água recolhida é colocada numa autoclave para posterior esterilização. Este processo é realizado para uso de purificação apenas em laboratório, já que requer aparelhos específicos, fazendo com que os custos para a sua realização aumentem, apesar de ser um método simples (DI BERNARDI, 1993). 3.1.2 Adsorção por Carvão Ativado Adsorção é a adesão de moléculas de um fluido (o adsorvido) a uma superfície sólida (o adsorvente). Esse grau de adesão depende de fatores como: temperatura, pressão e a área da superfície do adsorvente (DI BERNARDI, 1993). 23 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração O carvão ativado é uma forma de carbono puro de grande porosidade, que contém micro-poros que adsorvem moléculas, contudo, sem modificar a composição química do produto tratado (adsorvido). Ele tem a capacidade de coletar seletivamente gases, líquidos ou impurezas no interior dos seus poros, apresentando, portanto. um excelente poder de clarificação, desodorização e purificação de líquidos ou gases (DI BERNARDI, 1993). Este tipo de carvão é preparado por pirólise de cascas de coco, carvão ou grânulos de resina, controlada com baixo teor de oxigênio de certas madeiras, a uma temperatura de 800°C a 1000°C, tomando-se o cuidado de evitar que ocorra a queima total do material de forma a manter sua porosidade (DI BERNARDI, 1993). Os usos mais comuns para o carvão ativado são os adsorções de gases (na forma de filtros) e no tratamento de águas, onde o carvão se destaca por, além de reter nos seus poros impurezas e elementos poluentes, remover o cloro através de um mecanismo catalisador. Frequentemente encontra-se em dois locais num sistema de purificação de água. O carvão pode ser usado sob a forma de grânulos ou, mais convenientemente, sob a forma de bloco (DI BERNARDI, 1993). 3.1.3 Filtração Filtração é o nome atribuído à operação de separação de um sólido de um líquido ou fluido no qual está suspenso, pela passagem do líquido ou fluido através de um meio poroso capaz de reter as partículas sólidas. A filtração retira a matéria insolúvel suspensa na água, qualquer que seja sua origem (DI BERNARDI, 1993). Uma operação de filtração consiste essencialmente em fazer passar um fluido (líquido ou gás), por um dispositivo (filtro) formado por uma ou mais camadas de materiais diversos, conhecidos conjuntamente como o “meio filtrante”. Essa operação visa obter como produto, o fluido introduzido em estado de maior “pureza”, ou seja, mais livre de eventuais agentes “poluentes” (DI BERNARDI, 1993). 3.1.4 Filtração Microporosa As membranas de filtragem microporosa compõem uma barreira física à passagem de partículas e microrganismos e têm classificações nominais absolutas até 24 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 0,1 mícron; alguns sistemas incorporam também “filtros ultramicro” com uma classificação nominal de 0,05 mícron (DI BERNARDI, 1993). A maior parte das águas não tratadas contém colóide. O desempenho dos filtros pode ser melhorado utilizando microfiltros que incorporam uma superfície modificada que atrai e retém esses colóides que ocorrem naturalmente, que são geralmente de dimensões muito inferiores às dos poros da membrana. São muito usados em sistemas de tratamento de água microfiltros com um diâmetro absoluto dos poros de 0,2 mícron (sub-mícron). Estes filtros recolhem contaminantes, incluindo pequenas partículas de carvão provenientes de cartuchos de adsorção de orgânicos, partículas de resina de cartuchos de troca iônica e bactérias (DI BERNARDI, 1993). O filtro sub-mícron pode ser instalado na torneira de forma que o último filtro, que a água atravesse antes de ser usada, seja o filtro sub-mícron. Uma alternativa consiste em incluir o filtro sub-mícron no circuito de recirculação para remover continuamente as bactérias da água purificada. Os filtros sub-mícron devem também ser colocados em pontos de utilização críticos para uma proteção absoluta e para impedir a recontaminação do sistema por bactérias que entrem por essa via (DI BERNARDI, 1993). As membranas microporosas são geralmente consideradas indispensáveis num sistema de purificação de água, a não ser que sejam substituídas por um ultrafiltro (DI BERNARDI, 1993). 3.1.5 Ultrafiltração A ultrafiltração utiliza uma membrana muito semelhante na sua concepção à da osmose reversa, excetuando que os poros do ultrafiltro são ligeiramente maiores, de 0,001 a 0,02 mícron. Para a remoção de pirogênios, os poros de um ultrafiltro devem ter um diâmetro de aproximadamente 0,002 mícron ou inferior e devem excluir todas as moléculas com um peso molecular de 5.000 ou mais (DI BERNARDI, 1993). Os ultrafiltros podem ser usados de forma semelhante às membranas microporosas, podem ser instalados de forma a permitirem que uma pequena porção da água de alimentação passe tangencialmente pela membrana para minimizar a acumulação de contaminantes e o desenvolvimento de bactérias. A ultrafiltração é uma 25 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração tecnologia excelente para assegurar a qualidade contínua da água ultrapura no que toca a partículas, bactérias e pirogênios (DI BERNARDI, 1993). 3.1.6 Foto-oxidação A foto-oxidação usa radiação ultravioleta de grande intensidade para destruir bactérias e outros microrganismos e para separar e ionizar quaisquer compostos orgânicos para posterior remoção por cartuchos de troca iônica. A radiação com um comprimento de onda de 254 nm é a que tem uma maior ação bactericida, enquanto a radiação com comprimento de onda mais curto (185 nm) é mais eficiente para a oxidação de compostos orgânicos (Figura 3.2) (HENEINE, 1995) Figura 3.2 – Emissão de Radiação da Lâmpada Germicida vs Efeito Germicida. Fonte: Disponível em http://www.elgalabwater.com/?id=501 3.1.7 Esterilização por contato ou por aumento de temperatura Para eliminação desses agentes microbiológicos, o processo mais usado em grande e pequena escala é a cloração, que consiste na adição de hipoclorito de sódio na água, promovendo assim a oxidação de toda e qualquer matéria orgânica existente, viva 26 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração ou não. No âmbito doméstico, pode se efetuar também com bons resultados a fervura da água (DI BERNARDI, 1993). Alguns equipamentos utilizam da propriedade germicida de certos metais como o ouro e a prata. Este conhecimento é antigo, e nele se baseia a finalidade de alguns copos terem uma fímbria de ouro, assim como o uso do talher de prata. Hoje, com finalidade de esterilização, esses aparelhos usam esses metais na forma de sais ou óxidos ou mesmo a prata metálica na forma coloidal. Entretanto para que a eficiência deste processo seja total, é necessário que toda a água que passe pelo aparelho fique em contato com o metal durante algum tempo, o que nem sempre pode ser assegurado (DI BERNARDI, 1993). 3.1.8 Troca Iônica A troca iônica é basicamente usada em laboratórios para fornecer água purificada. Os deionizadores de laboratório incorporam invariavelmente cartuchos de leitos mistos de resinas de troca iônica que, ou são devolvidos a uma estação de regeneração para recarregar quando ficam exaustos ou então são descartados (DI BERNARDI, 1993). A troca iônica permuta íons de hidrogênio por contaminantes catiônicos e íons de hidroxila por contaminantes aniônicos presentes na água de alimentação. Os leitos de resinas de troca iônica são constituídos por pequenos grânulos esféricos através dos quais passa a água de alimentação. Ao final de algum tempo, os cátions e ânions terão substituído a maior parte dos pontos de hidrogênio e de hidroxila ativos nas resinas e os cartuchos necessitarão ser substituídos ou regenerados (Figura 3.3) (DI BERNARDI, 1993). A troca iônica remove apenas compostos orgânicos polares da água e os orgânicos dissolvidos podem sujar os grânulos de troca iônica, reduzindo a sua capacidade. Quando é necessária água pura em termos orgânicos e inorgânicos, a combinação de osmose reversa seguida de troca iônica é especialmente efetiva (DI BERNARDI, 1993). 27 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Figura 3.3 – Esquema de Troca Iônica Fonte: Disponível em http://www.elgalabwater.com/?id=501 3.1.9 Osmose Reversa A osmose reversa (OR) é um processo que resolve muitos dos problemas da destilação e da troca iônica. Para explicar a osmose reversa, vejamos primeiro a osmose. Este é um processo natural que ocorre sempre que uma solução diluída é separada de uma solução concentrada por uma membrana semi-permeável. A água, levada por uma força causada pela diferença na concentração – a pressão osmótica – passa através da membrana para a solução concentrada. O fluxo de água continua até a solução concentrada ficar diluída e a contra-pressão impedir a continuação do fluxo através da membrana, ou seja, atingir o equilíbrio osmótico (HENEINE, 1995). Quando é aplicada uma pressão superior à pressão osmótica no lado da membrana onde se encontra a maior concentração, o sentido normal do fluxo osmótico é invertido, a água pura passa da solução concentrada através da membrana e é assim separada dos seus contaminantes. Este é o princípio básico da osmose reversa, também chamada de hiperfiltração, como mostra a Figura 3.4 (HENEINE, 1995). 28 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Figura 3.4 – Esquema da Osmose Reversa Fonte: Disponível em http://www.elgalabwater.com/?id=501 Na prática, a água de alimentação é bombeada para um recipiente sob pressão que contém uma espiral ou um conjunto de fibras ocas de membranas semipermeáveis. A água purificada passa através da membrana para formar o “permeato”. Os contaminantes ficam acumulados na água residual, chamada “concentrado”, que é escoada continuamente para a conduta de drenagem (DI BERNARDI, 1993). A geração mais recente de membranas de osmose reversa é constituída por uma fina película de poliamida que substituíram as membranas celulósicas mais antigas remove 95-98% de íons inorgânicos, contaminantes não iônicos e moléculas orgânicas grandes com um peso molecular superior a 100. Os gases dissolvidos não são removidos (DI BERNARDI, 1993). Devido a esta excepcional eficiência purificadora, a osmose reversa é uma tecnologia muito eficiente em termos de custo para um sistema de purificação de água. É, no entanto, limitada pela velocidade de produção relativamente lenta e é, portanto, normalmente usada para encher um reservatório antes da utilização ou de mais purificação. A osmose reversa tende a proteger o sistema de bactérias e de pirogênios. É muitas vezes combinada com a troca iônica para melhorar consideravelmente a qualidade da água produzida (DI BERNARDI, 1993). 29 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 3.1.10 Eletrodeionização A eletrodeionização (EDI) é um processo de purificação conduzido eletricamente que oferece uma combinação de resina de troca iônica e membranas seletoras de íons. A EDI, que está geralmente associada à osmose reversa, oferece uma alternativa útil a outros métodos de purificação (HENEINE, 1995). A EDI desenvolveu-se a partir da eletrodiálise (ED). O princípio da ED é que a água é purificada numa célula que contém dois tipos de membranas seletoras de íons – permeáveis a cátions e permeáveis a ânions – colocadas entre um par de eletrodos. Quando é aplicado um potencial elétrico direto através da célula, os cátions presentes na água são atraídos para o cátodo com carga negativa e os ânions são atraídos para o ânodo com carga positiva. Os cátions podem atravessar a membrana permeável a cátions, mas não a membrana aniônica. Da mesma forma, os ânions podem atravessar a membrana permeável a ânions, mas não a membrana catiônica. O resultado é a movimentação de íons entre as câmaras e a água numa secção pode ficar deionizada enquanto a água que se encontra em outra seção fica concentrada. Assim, conclui-se que esse método apenas retira íons da água, ou seja, purifica água apenas nos parâmetros químicos (Figura 3.5) (HENEINE, 1995). Figura 3.5 – Esquema Eletrodeionização Fonte: Disponível em http://www.elgalabwater.com/?id=501 30 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 3.2 Evolução do Sistema Doméstico de Purificação A obtenção de água limpa para beber sempre foi um problema para as populações de todo o mundo. Sérgio Buarque de Holanda, em Caminhos e Fronteiras, descreve as maneiras de se obter água potável, nos primórdios da ocupação do território paulista pelos bandeirantes. Desde o principio da colonização portuguesa no Brasil, eram os índios que forneciam aos brancos os utensílios domésticos para guardar água, tais como potes, cuias, moringas feitos de argila. Então, a talha de cerâmica foi o primeiro “equipamento” utilizado para purificar a água em âmbito doméstico, embora o processo fosse o mais rudimentar possível: a decantação. (HOLANDA, 1994) A análise da potabilidade da água que se bebia era feita empiricamente por meio da simples observação dos indivíduos, que separavam as consideradas “boas águas” das “águas pestilentas”. A observação limitava-se ao aspecto visível e ao gosto da água. Se não pudesse ver impurezas na água, se ela tivesse aparência cristalina e não tivesse gosto ruim, então deveria ser própria para o consumo (HOLANDA, 1994). Ainda segundo Holanda, no final do século XVIII nos “lugares mais adiantados”, se tinha costume de quinar às águas. Essa foi, talvez, a primeira tentativa de dar tratamento a água consumida nos sertões. Quinina era um alcalóide de gosto amargo extraído da quina, planta originária do Peru com propriedades antitérmicas, antimaláricas e analgésicas. É capaz de reduzir o pH da água , tornando "águas poluidas (com pH elevado) mais próprias para o consumo” (FERNANDES, 1993). Mesmo quando a população passou a se estabelecer em núcleos urbanos mais estáveis, não eliminaram o problema da escassez de água potável, da dificuldade de obtê-la e da sua qualidade precária. Nas cidades, inclusive nas capitais, as águas utilizadas pelas populações provinham de rios, ribeirões e também de poços artificiais e cisternas (Figuras 3.6 e 3.7) (BELLINGIERI, 2004). O abastecimento de água à população, mesmo que de maneira arcaica e rudimentar, passou a ser através de chafarizes, caixas d’água, e a precariedade ao longo do tempo, gerou um sistema alternativo de abastecimento, os chamados “aguadeiros”, que com carroças e pipas d’água, se serviam de água nos chafarizes e vendiam em domicilio. Além disso, a precária qualidade da água, depois de algum tempo, agravava 31 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração ainda mais o problema da obtenção dela, uma vez que não existia qualquer tipo de tratamento mais elaborado (BELLINGIERI, 2004). Figuras 3.6 e 3.7 – Abastecimento de água por bicas em SP, no início do século XX Fonte: Arquivo pessoal da Dra. Maria Alice Ribeiro, 2003 As primeiras análises químicas, de cunho cientifico, no Brasil foram realizadas em São Paulo, em 1791, pelo astrônomo Bento Sanches d’Orta, que analisou 12 fontes cujas águas apresentavam “gás mefítico” (com cheiro podre e fétido) (BELLINGIERI, 2004). Em São Paulo, a partir dos últimos anos do século XIX e princípio do século XX, começaram a surgir vários aparelhos e equipamentos de filtração e purificação de água para o consumo doméstico (BELLINGIERI, 2004). No começo do século XX, muitas residências brasileiras possuíam esses tipos de filtro instalado no ponto de entrada de água da casa. O elemento filtrante era chamado de vela de porcelana, por possuir na sua composição materia prima igual a matéria prima usada na fabricação de porcelana de mesa (caulim, filito etc.), embora fabricada por um processo diferente (Figura 3.8) (BELLINGIERI, 2004). 32 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Figura 3.8 - Representação da Parte Interna do filtro Chambelard Fonte: Grande Enciclopédia, 1953, p.394. Outro mecanismo de filtração domestica era uma espécie de “pedra filtrante” como mostram as Figuras 3.9. Jogava-se água sobre a pedra, que depois de absorvida, pingava dentro de uma talha localizada na parte de baixo da armação de ferro (BELLINGIERI, 2004). Figura 3.9 – Filtro de Pedra Original sob dois ângulos diferentes. A talha situada abaixo do filtro é uma réplica, fabricada pela Cerâmica Stefani, SP. Fonte: Anais do Museu Paulista, v12 – jan. de 2004 33 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração A “invenção” do filtro de barro que se conhece hoje se deu através da junção do elemento filtrante às talhas já existentes. Embora a talha tivesse a vantagem de manter a água fresca para o consumo, não tinha a função de filtrá-la. A partir da junção dos dois, alterou-se a função da talha, que incorporou uma nova utilidade, presumidamente, a capacidade de tornar “potável” a água “não potável” (Figura 3.10) (BELLINGIERI, 2004). Figura 3.10 – Talha de cerâmica com torneira de chumbo fabricado no início do século XX. Fonte: Acervo pessoal de Márcio Augelli, São Paulo – SP, 2003 O elemento filtrante fabricado nas primeiras décadas do século XX pode ser dividido em dois grupos. O primeiro, mais rudimentar, poroso, em forma de bolacha feita de uma massa de argila, areia e carvão. Produzia uma filtração muito lenta e gotejante. O segundo elemento filtrante era a vela propriamente dita. Em geral, era uma mistura composta de caulim e filito. Com o tempo as velas foram aperfeiçoadas, tornando-as de melhor qualidade e mais baratas, de forma que passaram a ser acessíveis a população em geral (Figuras 3.11 e 3.12) (BELLINGIERI, 2004). 34 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Figuras 3.11 e 3.12 – À esquerda, uma réplica do primeiro filtro São João; à direita, uma replica dos anos 1940, com reservatório superior seccionado para visualização da vela filtrante. Fonte: Acervo da Cerâmica Stefani – SP, 2003. Desse período até os dias atuais, a necessidade de um aparelho que “purifique” a água não potável está cada vez maior, já que os níveis de poluição aumentam em cada ano e, muitas vezes, as condições de saneamento não acompanham tal desenvolvimento. O serviço de abastecimento público de água é precário em relação a manutenção do seu sistema de ductos, e isso faz com que a água que chega a residência dos brasileiros precise ser tratada (BELLINGIERI, 2004). Em suma, a crescente urbanização de algumas cidades, a precariedade dos serviços de abastecimento, as inúmeras doenças e patologias que não perdoam quem consumissem águas tidas na época como “impuras” e uma maior preocupação com a questão da higiene abriram caminho para o crescimento do uso do filtro doméstico a vela (BELLINGIERI, 2004). A década de 1930 pode ser considerada como inicio da generalização do consumo do filtro a vela e, a partir desse período, a evolução desse equipamento foi iniciada. Foram desenvolvidos novos processos de purificação, o mais importante deles, chamado de Salus, que consistia em revestir com prata coloidal as partes internas dos recipientes de cerâmica, o que eliminaria bactérias presentes na água. Assim, o 35 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração equipamento acumulava mais uma função, além de eliminar partículas, também esterilizava (BELLINGIERI, 2004). Durante as décadas seguintes: 1940, 1950, 1960 e 1970 apesar da água que chegava a população pelo sistema público de abastecimento ser de qualidade bastante superior à fornecida no inicio do século (melhor tratamento, cloração, etc.), o filtro foi sendo incorporado ao rol das utilidades que as residências e outros estabelecimentos possuíam, e em todas as regiões do país. (BELLINGIERI, 2004) Na década de 1980, o uso do filtro de barro entrou num processo de declínio com o surgimentos de produtos substitutos, com uma tecnologia mais avançada como os purificadores que usavam o mecanismo de retro-lavagem, ou que possuem uma vazão maior. Na década de 1990, aumentou o declínio (Figura 3.13) com a água mineral engarrafada, apoiada numa ampla e eficaz rede de distribuição. (BELLINGIERI, 2004) Evolução de Aparelhos de Filtração em Residências 70% 58% 60% 52% 51% Valor (%) 50% 47% 45% 40% 30% 29% 30% 20% 11% 10% 6% 10% 0% 1972 Filtro Qualquer 1980 Filtro de Barro 1990 2002 2004 2005 Anos Figura 3.13 - Evolução dos Aparelhos de Filtração em Residências Fonte: IBGE, 2000 Atualmente, existe uma tendência à utilização dos aparelhos de filtração modernos. Isso se deve basicamente ao preço da água engarrafada (PROGRAMA SEM SENSURA, 2005). 3.3 Principio de Funcionamento dos Filtros Modernos A maioria dos purificadores domésticos mais modernos possui três tecnologias: HF - Hollow Fiber ou membrana de fibra oca (utiliza processo muito 36 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração parecido com a osmose reversa), SNTA – Sistema Natural de Tratamento de Água e UVLS – Sistema com Luz Ultravioleta. Todos para serem utilizados em águas prétratadas, ou seja, para águas que tenham sido previamente clorada e acompanhada microbiologicamente. A maioria possui uma vazão que varia entre 40 e 60 litros de água filtrada por hora (MANUAL EUROPA, 2007). 3.3.1 Sistema HF - Hollow Fiber (Membranas de Fibra Oca): De acordo com alguns fabricantes, esse sistema é constituído por câmara com membranas de fibra oca sobrepostas, com aproximadamente 400 bilhões de microporos. A fibra oca, confeccionada em material sintético de polisulfone com porosidade aproximadamente 0,3 mícron, vem sendo utilizada em grande escala no campo médico. Devido à alta segurança e eficiência na retenção de partículas e bactérias, é aplicada também no tratamento de água. Esse filtro supostamente seria responsável pela retenção de coliformes totais, coliformes fecais e bactérias patogênicas como Vibrio cholerae, além de outras impurezas que possam estar presentes na água com dimensões superiores a 0,3 mícron. Os protozoários, por possuírem dimensões maiores que as bactérias, também são retidas (MANUAL EUROPA, 2007) Figura 3.14 – Esquema do Sistema HF Fonte: Manual Europa, 2003. Figura 3.15 – Válvula do Sistema HF Fonte: Disponível em http://www.europa.com.br/tecnologia/sistema_hf.asp 37 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração . O Sistema HF através do Módulo Retentor de Bactérias completa o Sistema Natural de Tratamento de Água (SNTA), ou seja, é recomendado usa-lo em conjunto com o SNTA. (MANUAL EUROPA, 2007) 3.3.2 Sistema SNTA - (Sistema Natural de Tratamento de Água): Consultando o manual do fabricante disponível em site na internet (www.europa.com.br) é possível obter informações sobre O SNTA - Sistema Natural de Tratamento de Água. Afirmam que o SNTA é um processo que filtra e purifica a água também previamente tratada por estação concessionária de tratamento de água. Na constituição dos filtros modernos, a maioria dos fabricantes utiliza somente elementos naturais como dolomita e quartzo, que filtram impurezas sólidas; carvão ativado, que comprovadamente adsorve o cloro, reduz a turbidez, retira odores e sabores desagradáveis causados pelo cloro, além de reduzir substâncias químicas e orgânicas; e carvão ativado, impregnado com prata coloidal, inibe a reprodução de microorganismos. Assim, a água passa pelas diversas camadas das substancias citadas até sair teoricamente livre do cloro, de microrganismos, entre outros (MANUAL EUROPA/ HOKEN). Figura 3.16 – Esquema do Sistema SNTA Fonte: Disponível em http://www.europa.com.br/tecnologia/sistema_snta.asp 38 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração A Figura 3.16 apresenta as etapas da filtração pelo sistema SNTA, especificadas pelos fabricantes. O esquema desse sistema está disponível na internet, no site www.europa.com.br. 1 - Pré-Filtragem - Camadas de Dolomita II e I A Água passa por milimétricos orifícios de um disco e por duas camadas de dolomita, que além de auxiliar na retenção das impurezas sólidas, libera cálcio e magnésio (combinados ou separados). 2 - Filtragem - Camadas de Quartzo II e I A filtragem é feita através de cristais de quartzo, que retêm o limo, lodo e outras impurezas em suspensão na água. 3 - Pré-Purificação - Camada de Carvão Ativado III Nesta fase, que contém carvão ativado granulometria III, inicia-se a adsorção do cloro e redução de substâncias orgânicas e químicas. 4 - Camadas de Carvão Ativado II e I O carvão ativado encontra-se também aí em granulometrias menores, II e I, e por isso torna-se ainda mais atuante na adsorção do cloro, e seus efeitos como odor e sabor desagradável são atenuados. Aumenta a eficácia na redução das substâncias químicas, orgânicas e turbidez. 5 - Carvão Ativado Impregnado com Prata Coloidal Nesse estágio, o carvão ativado impregnado com prata coloidal encarrega-se de inibir a reprodução de microrganismos. 6 - Tela Microtexturizada A tela microtexturizada age como um retentor de eventuais resíduos. Retrolavagem Sistema de limpeza interna dos dutos e câmaras por inversão do fluxo de água. A limpeza dos elementos filtrantes deve ser feita a cada 7 dias (vale salientar que nem todos possuem retrolavagem). 39 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 3.3.3 Sistema UVLS - (Ultra Violet Light System): A tecnologia utilizada nos modelos purificadores UVLS se baseia na passagem água passa por três câmaras nos estágios de filtração, purificação e desinfecção. (MANUAL EUROPA, 2007) Figura 3.17 – Esquema do Sistema UVLS Fonte: Disponível em http://www.europa.com.br/tecnologia/sistema_uvls.asp Segundo o esquema da Figura 3.17, apresentado pelo fabricante no manual de instruções disponível na internet, as etapas desse processo são: 1 - Pré-Filtragem - Camadas de Dolomita II e I A Água passa por milimétricos orifícios de um disco e por duas camadas de dolomita, que além de auxiliar na retenção das impurezas sólidas, libera cálcio e magnésio (combinados ou separados). 40 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 2 - Filtragem - Camadas de Quartzo II e I A filtragem é feita através de cristais de quartzo, que retêm o limo, lodo e outras impurezas em suspensão na água. 3 - Pré-Purificação - Camada de Carvão Ativado III Nesta fase, que contém carvão ativado granulometria III, inicia-se a adsorção do cloro e redução de substâncias orgânicas e químicas. 4 - Camadas de Carvão Ativado II e I O carvão ativado encontra-se também aí em granulometrias menores, II e I, e por isso torna-se ainda mais atuante na adsorção do cloro, e seus efeitos como odor e sabor desagradável. Aumenta a eficácia na redução das substâncias químicas, orgânicas e turbidez. 5 - Carvão Ativado Impregnado com Prata Coloidal Nesse estágio, o carvão ativado impregnado com prata coloidal encarrega-se de inibir a reprodução de microorganismos. 6 - Tela Microtexturizada A tela microtexturizada age como um retentor de eventuais resíduos. 7 - Desinfecção A água chega até a terceira câmara, onde é submetida, de baixo para cima, a uma trajetória em espiral, gerando turbilhonamento, o qual permite uma exposição uniforme das bactérias à luz ultravioleta de uma lâmpada cilíndrica de última geração - Sistema de Luz Ultravioleta. Esta exposição quebra a estrutura molecular destes microrganismos e é responsável pela eliminação de Coliformes totais, Coliformes fecais e de bactérias patogênicas como o Vibrio cholerae que possam estar presentes na água. (MANUAL EUROPA, 2007) 3.4 Indicadores de contaminação fecal e conceitos importantes. Primeiramente serão apresentados alguns conceitos utilizados no trabalho referentes a potabilidade e higiene da água. Pelczar (1996) conceitua água potável como sendo a água livre de germes causadores de doenças e de substancias químicas 41 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração prejudiciais à saúde. A portaria N° 518/2004 do MS acrescenta a esse conceito parâmetros físicos e radioativos. Outro conceito que vale a pena salientar é o referente às condições de higiene da água, que não está diretamente relacionada à análise qualitativa para pesquisa de determinado tipo bacteriano, e sim a análise quantitativa de bactérias totais presentes na água. Ou seja, a quantidade de bactérias heterotróficas será considerada não higiênica, mesmo que não possua bactérias indicadoras de contaminação fecal (GRABOW, 1996). A determinação da potabilidade, não é, e não deve ser baseada no isolamento e identificação de microrganismos patogênicos, por diversas razões, dentre elas: o esporádico acesso dos agentes patógenos ao ambiente aquático (o que aumenta a probabilidade de um falso-negativo se fossem utilizadas técnicas para o isolamento e a identificação desses grupos), além do tempo gasto para chegar a um resultado conclusivo. Neste ultimo caso, numa amostra de água, até que fosse confirmada a presença de microrganismos patógenos, muitas pessoas estariam expostas ao risco de contaminação, antes de uma ação que corrigisse o problema (BRANCO, 1977; OLIVEIRA, 1976). Por essas razões apresentadas, desenvolveram-se métodos para analise de água baseados em indicadores de contaminação, que fossem rápidos e fáceis de serem isolados e identificados. Os testes desenvolvidos e utilizados até hoje são baseados na detecção de microrganismos cuja presença na água indica a possibilidade da presença de microrganismos patogênicos. Assim, o termo microrganismos indicadores refere-se a um tipo cuja presença na água é evidência de que ela está poluída com matéria fecal de origem humana ou de outros animais de sangue quente. Esse tipo de poluição indica que qualquer microrganismo patogênico que ocorre no trato intestinal desses animais pode, em princípio, também estar presente (PELCZAR, 1996). Em resumo, as características dos microrganismos indicadores são: • População relacionada ao índice de poluição; • Melhor e maior tempo de sobrevivência na água que os microrganismos patogênicos; • Apresentação de propriedades uniformes e estáveis; 42 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração • Em geral, serem inofensivos ao homem e a outros animais; • Presença em maior número que os patogênicos; • Serem facilmente evidenciados por técnicas laboratoriais simples, padronizadas. As principais bactérias usadas como indicadores de poluição fecal nas águas são as coliformes totais, coliformes termotolerantes e os estreptococos fecais (CHRISTOVÃO, 1974; KOTT, GELDREICH, 1967; GELDREICH, 1974; GALVANI, 1974; LEITÃO, 1971/1972; ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DA SAÚDE, 1972; AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, 1975), e o Clostridium perfringens (CHRISTOVÃO, 1974). Cumpre salientar, porém, que na análise de águas, as bactérias indicadoras de poluição fecal mais utilizadas são as pertencentes aos grupos dos coliformes totais e termotolerantes. (CHRISTOVÃO, 1958; GELDREICH, 1974; ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DA SAÚDE, 1972). A determinação da concentração de coliformes assume muita importância por constituir não somente um parâmetro indicador da possibilidade de existência de microrganismos entéricos patogênicos, mas também da presença de qualquer outro componente normal de esgotos de origem doméstica (BRANCO E ROCHA, 1977). Em suma, pode-se dizer que a Portaria N º 518/2004 do Ministério da Saúde estabelece que sejam determinados, na água, para aferição de sua potabilidade, no âmbito microbiológico, a presença de coliformes totais e termotolerantes de preferência Escherichia coli e a para aferição de sua condição higiênica a contagem de bactérias heterotróficas. A mesma portaria estabelece que, para ser higiênica, a contagem padrão de bactérias de uma amostra não deve exceder a 500 Unidades Formadoras de Colônias por 1 mililitro de amostra - 500 UFC/mL (FUNASA). 3.5 Bactérias utilizadas na análise e avaliação bacteriológica da água. 3.5.1 Grupo Coliforme Denominam-se bactérias do grupo coliforme bacilos Gram-negativos, aeróbios ou anaeróbios facultativos, não formadores de esporos, em forma de bastonetes, oxidase-negativos, capazes de desenvolver na presença de sais biliares ou agentes tensoativos que fermentam a lactose com produção de ácido, gás e aldeído a 35,0 ± 0,5ºC em 24-48 horas, e que podem apresentar atividade da enzima ß43 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração galactosidase. A maioria das bactérias do grupo coliforme pertence aos gêneros Escherichia, Citrobacter, Klebsiella e Enterobacter, embora vários outros gêneros e espécies pertençam ao grupo. (MS, PORTARIA N° 518/2004) Todos esses gêneros pertencem a família Enterobacteriaceae. O principal gênero dessa família é a Escherichia. Um dos motivos pelo qual se destaca é ser o único componente do grupo coliforme de origem exclusivamente fecal. Os demais podem ser encontrados também no solo e na vegetação (SANCHEZ, 1996; PELCZAR, 2006). O grupo coliforme pode ser dividido em dois subgrupos: totais e termotolerantes. Este último antes era denominado de coliforme fecal por pensar que os termotolerantes fosse um grupo de microrganismos de origem exclusivamente fecal. Atualmente sabe-se além de E. coli, outros gêneros como exemplo Klebsiella, pode apresentar espécies termotolerantes, portanto, são constituídos pela E. coli e também por Klebsiella, que pode ser encontrada nas fezes e também no solo e em vegetações. (SANCHES, 1996). I - Coliformes Totais O grupo dos coliformes totais inclui gêneros que não são de origem exclusivamente fecal. Em laboratório, confirmação da contaminação pela presença deles é feita através de meios de cultura diferenciais, encubados sob determinada temperatura (PELCZAR, 1996). Uma desvantagem do uso desse grupo como indicador de patógenos entéricos é que ele possui um menor tempo de sobrevivência no solo e em águas subterrâneas que alguns patógenos. Contudo, a maior vantagem é que os coliformes totais têm demonstrado melhores condições de desenvolvimento no meio aquático que os demais grupos, sobrevivendo tempo suficiente para ser um indicador útil (BARROW, 1977) II - Coliformes Termotolerantes Os coliformes termotolerantes têm como seu principal representante a Escherichia coli, de origem exclusivamente fecal. Cerca de 95% dos coliformes existentes nas fezes humanas e de outros animais é Escherichia coli. Os coliformes termotolerantes continuam ativos do ponto de vista metabólico, mesmo a 44,5 ± 0,2°C, pois apresentam a capacidade de fermentar a lactose a essa temperatura, enquanto que 44 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração os coliformes totais têm crescimento a 35,0 ± 0,5°C. (SANCHES, 1996; FUNASA, 2006). II.A - Escherichia coli E. coli (Figura 19) é uma bactéria do grupo coliforme que fermenta a lactose e manitol, com produção de ácido e gás a 44,5 ± 0,2ºC em 24 horas, produz indol a partir do triptofano, é oxidase negativa, não hidrolisa a uréia e apresenta atividade das enzimas ß-galactosidase e ß-glucoronidase, sendo considerada o mais específico indicador de contaminação fecal recente e de eventual presença de organismos patogênicos (MS, PORTARIA N° 518/2004). Figura 3.18 - Foto de microscopia ótica de colônia de E.coli. Fonte: Disponível em www.biology.clc.uc.edu/Fankhauser/Labs/Microbiology/ Gram_Stain/Gram_stain_images/thmb/ Pertencentes à família Enterobacteriaceae, de modo geral, as enterobactérias são os microrganismos mais freqüentemente isolados de processos infecciosos, representando em torno de 70% a 80% das bactérias gram-negativas isoladas na rotina laboratorial (TRABULSI & ALTERTHUM, 2005). 45 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Enscerichia coli é a espécie predominante entre os diversos microrganismos anaeróbios facultativos que fazem parte da microbiota intestinal de animais de sangue quente. O significado da sua presença na água e nos alimentos deve ser avaliado sob dois ângulos: indica contaminação microbiana de origem fecal e, portanto, condições higiênicas também insatisfatórias; e outro aspecto a ser observado é que diversas linhagens são comprovadamente patogenicas para o Homem e para os animais. A enumeração laboratórial da E. Coli além de fornecer informação sobre a higiêne da água auxilia na detecção do perigo de uma toxinfecção alimentar através da água fornecido ao consumo (HOBBS, 1992; FRANCO, 1996) A espécie Escherichia coli, foi assim batizada em homenagem a quem primeiro a descreveu com nome inicial de Bacterium coli commune devido ao fato de ser encontrada no cólon e extremamente comum nos animais e no Homem. Theodor von Escherich, na tentativa de isolar o agente etiológico da cólera em 1885, a descreveu como sendo uma bactéria que não fermentava a sacarose. Posteriormente, em 1890, Durham isolou de fezes, uma variante da Escherichia coli fermentadora de sacarose, que por ser mais comum que a primeira, foi denominada de Bacterium coli communior (BEIR, 1992). Atualmente, o gênero Escherichia compreende as espécies da E. coli, E. blattar, E. fergusonii, E. hermanii e E. vulneris. Entretanto, a única espécie de maior importância prática é a Escherichia coli (TRABULSI & ALTERTHUM, 2005; MANUAL BERGEY, 1994). Além de ser um patógeno de grande importância clínica, por ser agente causador de vários tipos de infecções, inclusive intestinais, urinárias, septicemias e meningites, a E. coli é um membro da microbiota normal transitória do intestino do homem, sendo encontrada nas fezes de todos os indivíduos normais. Segundo RODRIGUEZ, 2002, as bactérias do grupo Escherichia colonizam o intestino do homem poucas horas após seu nascimento. Esta estreita associação com as fezes do homem (e também de animais) reflete a base do teste para verificar contaminação fecal da água e dos alimentos. Por todos esses fatores, é provável que a E. coli seja um dos patógenos humanos em potencial mais importante em estudo (TRABULSI & ALTERTHUM, 2005). Provavelmente, nenhuma outra espécie bacteriana é tão versátil em patogenicidade como a E. coli. As infecções intestinais provocadas por esta bactéria são 46 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração transmitidas pela ingestão da água e alimentos contaminados e também pelo contato pessoal (TRABULSI & ALTERTHUM, 2005). II-B Características bioquímicas da Escherichia coli Aspectos Positivo (+) / Negativo (-) Gram - Oxidase - Indol + Voges-Proskauer - Citrato - Motilidade + Formação de Gás + Utilização de Acetato + Produção de Catalase + Fermentação de Sorbitol + Atividade de β-glucoronidase + Quadro 3.1 - Características bioquímicas da E. coli. Fonte: Manual Bergey II-C Patogenicidade e Quadros Clínicos Baseados em alguns critérios de patogenicidade, as linhagens de E. coli que causam diarréias e possuem veiculação hídrica se classificam em seis grupos: enteropatógena (EPEC), enterotoxigênica (ETEC), enteroinvasiva (EIEC), enterohemorrágica (EHEC), enteroagregativa (EAEC) e de adesão difusa (DAEC) (A. AMMON, et al, 1997) A Escherichia coli enteropatogênica clássica (EPEC), causa diarréia em crianças com menos de 1 ano de idade. A razão da grande prevalência dessas EPEC nas crianças ainda permanece desconhecida, entretanto, a infecção é mais freqüente e mais grave naquelas que não se alimentam de leite materno. Essas bactérias têm a característica de adesão íntima localizada formando micro colônias na superfície das células epiteliais intestinais provocando lesão nas microvilosidades (DIVISÃO DE DOENÇAS DE TRANSMISSÃO HÍDRICA E ALIMENTAR, ANO 2002). 47 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração A Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC) produz uma ou mais toxinas, que vão agir no intestino delgado induzindo a libertação de fluido. Não ocorre invasão nem dano à camada epitelial do intestino delgado, apenas ocorrem colonização e produção de toxinas. Os sintomas de ETEC são similares aos da cólera: diarréia aquosa, desidratação, possivelmente choque, e algumas vezes vômito. A dose infectante é muito alta, estando entre 10-8 e 10-10 microrganismos. O período de incubação varia de 8 a 44 horas, a duração da doença é curta, aproximadamente 24 a 30 horas. (DOYLE, et al, 1990; TRABULSI, 2005). A contaminação por E. coli enteroinvasiva (EIEC) é mais freqüentes em crianças maiores de dois anos de idade e em adultos. A transmissão se faz, além da ingestão de água e alimentos contaminados e pelo contato pessoal. Atualmente são conhecidos 14 sorotipos de EIEC, estritamente relacionadas à Shigella, apresentando muitas características bioquímicas, antigênicas, genéticas e de patogenicidade em comum. (PADHYE, et al, 1992; TRABULSI, 2005) E. coli enterohemorrágica (EHEC), produz a citotoxina SLT-I e STLII, que estão associadas a casos de colite hemorrágica. Existem atualmente mais de 50 tipos de sorotipos de EHEC. A transmissão pessoa-pessoa também pode ocorrer. Podem causar uma diarréia branda, sanguinolenta (colite hemorrágica) e síndrome hemolítica urêmica (HUS) em crianças e adultos. A HUS é a maior complicação das infecções caracterizada por anemia hemolítica, trombocitopenia e falha renal aguda que pode se estender a outros órgãos. A taxa de mortalidade é de 3-10%. O papel das citotoxinas na indução da diarréia ainda não está comprovado (PADHYE, et al, 1992; TRABULSI, 2005) E. coli enteroagregativa (EAEC), forma um padrão agregativo de adesão, quando se associam às células intestinais. São bastante freqüentes nas fezes de crianças sadias e com diarréia aguda, no entanto trabalhos têm mostrado uma associação das EAEC com diarréia de duração de 7 a 14 dias (DOYLE et al, 1990; TRABULSI, 2005) E. coli que adere difusamente tem seu papel na diarréia controvertido. Mesmo nos dias atuais, os estudiosos sobre o assunto não conseguiram chegar a uma resposta conclusiva (TRABULSI, 2005). 48 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração II-D Suscetibilidade e Resistência Acredita-se que qualquer pessoa seja suscetível à colite hemorrágica. Uma única cepa da E. coli pode produzir o espectro completo da doença, incluindo diarréia sem sangue, diarréia com sangue, Síndrome Hemolítica Urêmica (SHU). Entretanto a probabilidade de complicações pode ser determinada por fatores do hospedeiro, por características da linhagem ou da dose infectante. Crianças menores de 5 anos e idosos têm maiores chances de desenvolver a forma aguda da doença e a SHU. (DIVISÃO DE DOENÇAS DE TRANSMISSÃO HÍDRICA E ALIMENTAR – CENTRO DE VIGILÂNCIA EPIDEMIOLÓGICA/CVE/SES-SP) 3.6 Tratamento da Água contaminada por coliformes. A melhor maneira recomendada pelo M.S para o tratamento da água contaminada pelo grupo coliforme totais e termotolerantes é a utilização de hipoclorito de sódio (NaClO). O hipoclorito de sódio tem sido usado na desinfecção de água potável na concentração de 1L de alvejante doméstico para cada 4000L de água. A quantia exata necessária para a desinfecção depende da química da água, da temperatura, do tempo de contato com o microrganismo e da presença ou ausência de sedimentos. Para desinfecções de emergência, o EPA – U.S. Evironmental Protection Agency, órgão americano responsável pela qualidade da água naquele país, e o M. S. brasileiro recomendam o uso de 2 gotas de alvejante doméstico com 5% de hipoclorito de sódio por litro de água. É preciso observar bem as dosagens, pois o manuseio errado dessas substâncias pode causar diarréias e outras complicações. 3.7 Princípio dos métodos utilizados nos testes 3.7.1 Fermentação da Lactose por coliformes A fermentação da lactose é mais complexa que a da glicose. A lactose é um dissacarídeo composto por glicose e galactose (ligação galactosídica). Ao ser hidrolisada, ocorre a liberação da glicose e da galactose. Para metabolizar a galactose, duas enzimas devem estar presentes: (1) β-galactosídeo permease e (2) β-galactosídase enzima necessária para hidrolisar a ligação β-galactosídica após a lactose ter entrado na célula. Como a fermentação da lactose ocorre por degradação da glicose, 49 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração microrganismos que não podem fermentar a glicose não podem formar ácidos a partir da lactose (JAWETZ, 1989). Pasteur definiu a fermentação como “Vida sem Ar”, e admitia que a energia metabólica neste notável processo era derivada da capacidade “de executar sua função respiratória aproveitando, de uma maneira ou de outra, o oxigênio que existe combinado ao açúcar”. No entanto, fez-se necessário elaborar uma definição mais completa de fermentação, em virtude da descoberta da respiração anaeróbia, anos depois, fundamentada em um mecanismo respiratório no qual o O2 é substituído por outro receptor orgânico de elétrons tal como nitrito ou sulfato. A fermentação é, portanto, melhor definida como um metabolismo no qual os compostos orgânicos servem de doadores e receptores de elétrons (DAVIS, 1980). Por definição, fermentação é um processo metabólico de óxido-redução que ocorre em meio anaeróbio. Nesse ensaio, esse processo é detectado pela observação da formação de bolhas nos Tubos de Durham devido a liberação de gás, além da mudança de cor por indicadores de pH como conseqüência da formação de produtos ácidos, formação de precipitado (JAWETZ, 1989). A acidificação do meio pode ocorrer através da degradação de carboidratos por vias diferentes que não a fermentação, ou pode haver em alguns meios componentes diferentes de carboidratos que resultem em produtos finais ácidos. Embora a maioria das bactérias que metaboliza carboidratos seja anaeróbia facultativa, a utilização pode nem sempre ocorrer em condições estritamente anaeróbias. Todas as enterobactérias fermentam a glicose formando ácido pirúvico (SILVA, 1997). Uma das chaves taxonômicas de características para bactérias entéricas é o tipo de fermentação e a proporção dos produtos da fermentação anaeróbica da glicose, ou seja, as bactérias são diferenciadas pelo carboidrato que metabolizam e pelos tipos e quantidade de ácidos produzidos (BROCK, 1997). Para bactérias entéricas dois padrões são reconhecidos: fermentação ácida mista e fermentação do 2,3-butenodiol (BROCK, 1997). Na fermentação da glicose pela E. coli, ocorre uma fermentação ácida mista (Figura 3.19) o que resulta na produção de grandes quantidades de ácidos acético, lático e fórmico ocasionando uma acentuada diminuição do pH. Por outro lado, o grupo Klebsiella, Enterobacter, Hafnia, Serratia metabolizam o ácido pirúvico pela via do 50 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 2,3-butenodiol produzindo acetilmetilcarbinol, a acetoína (Figura 3.20) (JAWETZ, 1989) Na primeira, três ácidos são formados em quantidades significativas: lático, acético e succínico e ainda etanol, CO2 e H2 são formados exceto butenodiol (Figura 3.19) (BROCK, 1997). Glicose Via Glicolítica Fermentação Lática Piruvato Ácido Lático Fermentação Ácida CO2 +4[H] Ácido Succínico Ácido Fórmico pH baixo H2 CO2 Acetil-CoA ADP ATP Etanol Ácido Acético Figura 3.19 – Fermentação Mista (Fórmica) Fonte: Microbiologia de Davis por B. D. Davis [et al.]. Vol. I: fisiologia e genética bacterianas. 3ª edição – 1980 – pág. 47-52 51 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Na segunda fermentação, poucas quantidades de ácidos são formadas e butenodiol, Etanol, CO2 e H2 (Figura 3.20) (BROCK, 1997). Via Glicolítica Glicose Via Glicolítica Piruvato Piruvato [2H] Ácido Fórmico TTP Acetoaldeído ativo [CH3-CHO].TTP TTP pH baixo H2 Acetolactato CO2 CO2 2,3-Butilenoglicol (Butenodiol) [2H] Acetoína (Acetilmetilcarbinol) Figura 3.20 – Fermentação 2,3-butenodiol (acetoína) Fonte: Microbiologia de Davis por B. D. Davis [et al.]. Vol. I: fisiologia e genética bacterianas. 3ª edição – 1980 – pág. 47-52 Como resultado da fermentação ácida mista, iguais quantidades de CO2 e H2 são produzidos. Na fermentação com produção de butenodiol, mais CO2 é produzido que H2, isto se deve ao fato de na fermentação ácida mista, os microrganismos produzirem CO2 somente do ácido fórmico, enquanto na fermentação do butenodiol os microrganismos produzirem CO2 e H2 não somente do ácido fórmico, mas também nas reações adicionais. Reações estas que levam à formação do butenodiol (BROCK, 1997). 52 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração O gás resultante da fermentação bacteriana é formado da clivagem do ácido fórmico. A produção de gás é melhor observada em meio líquido para fermentação de carboidratos com a colocação de tubos de Durham invertidos, já que retêm o gás em seu interior. As bactérias que não formam ácido fórmico são incapazes de formar gás (a maioria das espécies do gênero Shigella). O contrario acontece com microrganismos que utilizam a via butilenoglicol. Estes microrganismos produzem grandes quantidades de CO2 e são, principalmente, do grupo Klebsiella, Enterobacter, Hafnia, Serratia que como o grupo (JAWETZ, 1989). 3.7.2 Método da fermentação em Tubos Múltiplos (TTM) Esse método detecta a presença e estima o número de coliformes através da inoculação de uma série de alíquotas da amostra de água em tubos com meio de cultura adequado. É processado através de três ensaios consecutivos: a) Ensaio presuntivo; b) Ensaio confirmativo; c) Ensaio diferencial (CALAZANS et al, 2004). É possível parar a análise de água após qualquer um destes ensaios, desde que tenha sido atingida a finalidade da análise ou dá-se seqüência passando ao ensaio seguinte, caso seja necessário. Esse método propõe 3 diferentes alíquotas de diluição da amostra. Essas alíquotas são repetidas em series de tubos, como por exemplo, alíquotas de 10mL, 1mL e 0,1mL da amostra inoculadas cada uma em 3 tubos contendo meio de crescimento adequado. Neste caso, a técnica seria executada em série de 3 tubos para cada alíquota. A técnica dos tubos múltiplos pode ser também executada em série de 5 ou 10. Na medida em que a quantidade de tubos é aumentada, a sensibilidade do método também aumenta. Significa que quanto maior for a quantidade de tubo para uma alíquota, maior são as chances de encontrar bactérias. Então, quando se trabalha com uma serie de tubos maior, aumentam as chances de encontrar bactérias na amostra, diminuindo assim a possibilidade de falso negativo e, em conseqüência disso, o método se torna mais sensível (CALAZANS et al, 2004). I - Ensaio Presuntivo Como o próprio nome já diz, o Ensaio Presuntivo, é um ensaio onde se presume a presença de coliformes. É apenas a primeira etapa do processo de pesquisa desses microrganismos. O meio de cultura utilizado é o caldo lactosado, podendo ou não conter um indicador como o caldo lauril triptose que contém o indicador de 53 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Andrade ou púrpura de bromocresol. O principio desse ensaio é a fermentação da lactose pelo grupo coliforme (CALAZANS ET AL, 2004). Em suma, o principio do meio Caldo Lactosado no Ensaio Presuntivo é constatar a presença de bactérias fermentadoras de lactose através da turvação e acidificação do meio, e a produção de gás, este retido pelo Tudo de Durham e visualizado através do mesmo, eliminado assim todas as que não fermentam lactose. II - Ensaio Confirmativo O ensaio presuntivo, não indica necessariamente a presença de coliformes. Alguns germes da flora normal do solo, principalmente bacilos esporulados Grampositivos anaeróbios do gênero Clostridium são capazes de fermentar a lactose com produção de gases. Também a ação sinérgica de duas espécies diferentes pode resultar no aparecimento de gases. Nesta hipótese, uma das espécies seria capaz de hidrolisar a lactose, liberando glicose e galactose; e a glicose, por ser um açúcar facilmente fermentescível, acabaria sendo atacada pela segunda espécie (CALAZANS et al, 2004). Assim, o ensaio confirmativo tem a finalidade de afastar essas duas possibilidades. Baseia-se no emprego de meios nos quais apenas as bactérias Grampositivas são inibidas. Podem ser usados meio líquidos (Caldo Lactosado adicionado ou de verde brilhante ou de fucsina ou de cristal violeta, com ou sem sais biliares) ou meios sólidos como EMB, Endo, MacConkey, entre outros (STANDART METHODS, 1998). Para confirmação de coliformes termotolerantes, utiliza-se o meio EC a uma temperatura de incubação de 44,5°C + 0,2. O meio utiliza a lactose como substrato da fermentação. Os sais biliares inibem o crescimento de bactérias Gram-positivas ou outros não adaptados ao ambiente intestinal e favorece o crescimento de E. coli. Outros coliformes não fecais também podem crescer no meio mas a maioria não produz gás. (MICROBIOLOGY MANUAL, 1996) 3.7.3 Método da fermentação em P-A (Presença e Ausência) É uma modificação simplificada do ensaio presuntivo da técnica dos tubos múltiplos onde se utiliza um maior volume da amostra e, por isso, o meio P-A deve 54 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração estar em concentração proporcionalmente maior de acordo com a relação: volume total (amostra + meio) /volume do meio. (CALAZANS et al, 2004) O teste P-A é um método apenas qualitativo, ou seja, ele se propõe apenas a pesquisar a presença ou ausência de coliformes. Os componentes utilizados do meio e, consequentemente, o princípio do método baseia-se no mesmo principio da TTM, a diferença entre eles é a presença do indicador de pH púrpura de bromocresol, para visualização da acidificação do meio, no caldo P-A. O caldo lactosado da TTM não possui qualquer indicador de pH. 3.7.4 Justificativa Reveste-se de importância, muitas vezes, a determinação do número de colônias em placa, também chamada contagem padrão em placa (n° de colônias desenvolvidas em placa de Petri contendo meio agar-nutritivo-glicosado). É um método puramente quantitativo e não tem como objetivo restringir crescimento de qualquer gênero de bactéria. Seu objetivo é avaliar a higiene da amostra, bem como ajudar, quando associado aos demais resultados, a interpretar corretamente um análise. (STANDART METHODS, 1998) 3.8 Pesquisas semelhantes Brito et al, objetivando avançar na compreensão acerca dos mecanismos que predominantemente atuam na remoção dos microrganismos, desenvolveram uma investigação experimental em filtros lentos de areia com escoamento descendente e ascendente. Como conclusão do estudo, conseguiram traçar justificativas para a maturidade de filtros de areia, como o fluxo, vazão, formação de biofilme. Não foi encontrado, no entanto, na literatura consultada, qualquer trabalho, na literatura pesquisada, sobre eficiência de processos de filtração ou de aparelhos, seja moderno ou tradicional, no âmbito doméstico. Os trabalhos encontrados não tinham muito em comum com o estudo atual. A maioria dos estudos estava relacionado a controle de qualidade da água potável em cidades do Sudeste e do sul do país. Assim, o presente estudo assume uma grande importância, pois é pioneiro na comparação de sistemas de filtração domésticos. 55 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 3.9 Legislação A legislação que engloba a utilização de sistemas de filtração no Brasil é portaria de N° 518 de 25 de março de 2004, do Ministério da Saúde. Ela não aborda especificamente aparelhos de filtração. Ela determina alguns padrões de potabilidade para fins de controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano (MS, PORTARIA N° 518/2004). Entende-se por água para consumo humano a água utilizada em toda e qualquer situação, incluindo fontes individuais como poços, minas, nascentes, dentre outras (MS, PORTARIA N° 518/2004). A Portaria define a água potável como aquela destinada para consumo humano, cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radioativos atendam ao padrão de potabilidade e que não ofereça riscos a saúde (MS, PORTARIA N° 518/2004). No seu capitulo IV, Art. 11, a Portaria determina que: • Água para consumo humano deve apresentar ausência de Escherichia coli ou coliformes termotolerantes em 100mL de água. • Água na saída do tratamento deve apresentar ausência de coliformes totais em 100mL. • Deve ser efetuada a contagem de bactérias heterotróficas e, uma vez excedidas 500 unidades formadoras de colônia (UFC) por mL, haveria indício de irregularidade ou falta de higiene. Em síntese, a portaria de N° 518, de 25 de Março de 2004 determina que a água é potável do ponto de vista bacteriológico quando 100 mL da mesma for totalmente ausente de coliformes totais e termotolerantes. A portaria estabelece que a contagem de heterotróficos, que preferencialmente deve ser inferior a 500 UFC/ mL, é apenas um parâmetro para auxiliar na vigilância de sua qualidade e não um requisito que a classifique como NÃO POTÁVEL 56 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 4.0 MATERIAL E MÉTODOS Amostras de água potável foram coletadas em diversas residências, localizada em bairros da região Metropolitana do Recife, entre os dias 02 de Fevereiro de 2007 e 27 de setembro do mesmo ano, perfazendo um total de 26 pontos de coleta. Sendo em apenas 3 deles, a amostra oriunda de poço artesiano, as demais foram previamente tratadas por estação concessionária de tratamento de água do Estado de Pernambuco. Outras 16 filtrações foram realizadas entre os dias 05 de junho de 2007 e 21 de agosto do mesmo ano, desta vez em laboratório, para avaliar o filtro conhecido popularmente como filtro de barro, de modelo comum, adquirido no comércio local. O aparelho conhecido popularmente como filtro de barro é formado por um bojo feito de barro cozido. No interior do bojo está o elemento filtrante, conhecido como vela de cerâmica. Existe na parte inferior uma talha, também de barro cozido, que tem a finalidade de armazenar a água filtrada e acoplada a ela uma torneira, que permite que saída da água processada pelo elemento filtrante (Figura 4.1). Figura 4.1 – Filtro de barro estudado. 57 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração A pesquisa avaliou água de consumo em 26 pontos residenciais diferentes que possuíam aparelhos modernos de filtração. Houve uma abrangência de 6 diferentes marcas. Os aparelhos modernos de filtração são aqueles que possuem um trajeto mais complexo da água em seu interior e são, geralmente, acoplados à torneira comum ou a qualquer tubulação. Esses aparelhos fornecem água filtrada numa vazão compreendida entre 40 e 60 litros por hora. Esses filtros geralmente usam métodos como: adsorção com carvão ativado, associado ou não ao método de retrolavagem ou membrana de fibra oca. Em cada um dos 26 pontos que apresentavam filtros modernos foram coletadas duas amostras (uma na entrada e outra na saída de cada aparelho), totalizando assim 52 amostras. Paralelamente a essas coletas, foram realizadas 16 filtrações (32 amostras, sendo 16 delas da água afluente e 16 referentes à água efluente) realizadas pelo filtro de barro tradicional. A justificativa de coletar duas amostras para cada filtração está na necessidade de avaliar a eficiência dos sistemas de filtração, antes e depois da suposta purificação da água. Para isso, foi necessário pesquisar qualitativa e quantitativamente a contaminação por coliformes na água antes do processo de purificação e em amostras de águas imediatamente após ser processada pelo aparelho. Os resultados das filtrações realizadas pelos 26 aparelhos modernos foram comparados aos resultados obtidos pelas 16 filtrações realizadas pelo filtro de barro em ambiente laboratorial. Em cada uma das 26 residências estudadas, foi aplicado um questionário que tinha por objetivo levantar dados sobre a existência das condições higiênicas dos reservatórios, assim como os cuidados com a água utilizada, incluindo perguntas sobre o conhecimento do método e da tecnologia do aparelho, além de perguntas para avaliar o seguimento das instruções fornecidas pelo fabricante do aparelho para o manuseio e correta utilização do mesmo. 4.1 Procedimentos de coleta É de conhecimento universal que a confiabilidade do resultado de qualquer análise se deve em grande parte a um procedimento de coleta adequado. Isso não seria diferente para amostras de água. Por isso, adotar um protocolo que impeça todo e 58 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração qualquer tipo de contaminação bacteriológica externa é indispensável, bem como a adoção de procedimentos que minimizem erros por trocas de amostras. O protocolo utilizado conta com diversos dados importante sobre a amostra a ser analisada, como por exemplo: número da amostra, ponto de coleta, data, pH da amostra, endereço completo do ponto de coleta e nome do dono(a) da residência em pesquisa, e também todas as observações necessárias sobre o local. Para a análise do filtro de barro, não houve necessidade de tantos detalhes e cuidados, já que a água que alimentava o filtro provinha da Estação de Tratamento de Água da Universidade Federal de Pernambuco (ETA-UFPE), antes de passar pelo tratamento na estação, que por sua vez, é proveniente de um conjunto de poços. As amostras de origem residencial para análise microbiológica foram coletadas em frascos de plástico estéreis com tampa rosqueada com capacidade de aproximadamente 250 mL (Figura 4.2). A preparação dos frascos para a coleta incluiu lava-los, seca-los e, em seguida, adicionar a eles 0,2 mL de tiossulfato de sódio a 10% para os 200mL de água a ser coletada (0,1 mL Na2S2O3 10% / 100 mL e amostra de água), e posteriormente esterilizados em autoclave a 121ºC por 21 minutos . A previa preparação dos francos com adição de tiossulfato, impede a ação de cloro residual que possa existir na amostra, evitando resultados errôneos. Figura 4.2 - Frasco plástico de coleta (estéril) 59 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração As coletas das amostras efluentes foram feitas com o filtro fornecendo água na sua vazão máxima. As amostras oriundas do filtro, no laboratório, foram também coletadas pelos mesmos frascos de plástico, no entanto, o transporte da água bruta, vinda da ETAUFPE, para alimentar o filtro de barro foi transportada em recipientes de plástico com capacidade para aproximadamente 10 litros. (Figuras 4.3 e 4.4). Esse tipo de recipiente foi utilizado devido à necessidade de ser transportada uma quantidade maior de água. Figuras 4.3 e 4.4 – Recipientes de transporte de água da ETA-UFPE para o laboratório para ser processado pelo filtro de barro. Nenhum cuidado maior foi tomado com esses recipientes, exceto a lavagem normal e a utilização de álcool a 70% para uma melhor assepsia. A razão para a não esterilização do recipiente de transporte está no objetivo da utilização água bruta como amostra antes do processo de filtração, que serviria apenas como parâmetro pra avaliar a eficiência da filtração pelo filtro de barro. Após obter-se autorização dos proprietários das residências foi feita a coleta, em geral, da torneira da cozinha (torneira que alimenta o aparelho) e da água processada pelo sistema. No final da coleta, o frasco foi etiquetado com o número do ponto de coleta e as iniciais A e D, que indicavam respectivamente, amostra antes do processo de 60 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração filtração (torneira) e depois do processo de filtração (filtro). A assepsia das torneiras nos locais de coleta foi realizada com solução de álcool 70% , por meio de pulverização por dentro e por fora. A seguir fazia-se a abertura das torneiras, tanto a que alimentava o aparelho moderno quanto a do próprio aparelho que fornecia água filtrada. Obviamente, cada torneira era aberta em momentos distintos. Após a abertura das torneiras, deixavase a água correr por aproximadamente 3 minutos. Ambas as amostras de águas foram analisadas quanto à presença de bactérias dos grupos coliformes totais e fecais e quanto à quantidade de heterotróficos (UFC/mL). Todas as amostras foram levadas num prazo máximo de 2 horas para o Laboratório de Processos Fermentativos, do Departamento de Antibióticos da Universidade Federal de Pernambuco, e incubados nos respectivos meios. Vale salientar que todo o processo, desde a coleta e até a análise propriamente dita, foi realizado com o uso dos equipamentos de proteção individual (EPI), como jaleco (bata) e luva. Além de atender as recomendações e normas de biossegurança, outro objetivo seria alcançado, o de aumentar a confiabilidade dos resultados. 4.2 Procedimento das análises: Ao longo de toda a pesquisa, existiram vários ajustes. O primeiro ajuste foi realizado exatamente após as duas primeiras filtrações realizadas pelo filtro de barro. A contagem de heterotróficos foi realizada nessas primeiras filtrações com alíquotas de 1 mL e 10-1 mL. No entanto, foi observado que essas alíquotas forneciam resultados em placa muito além das condições ideais para contagem de colônias. Por isso as filtrações seguintes tiveram suas alíquota ajustadas para 10-2 mL e 10-3 mL. Assim, apesar da diluição ter sido bastante alta, foi a melhor maneira encontrada pra obter resultados possíveis de serem processados. 4.2.1 Pesquisa de coliformes totais e E. coli I - Técnica de Presença – Ausência (P-A) No recipiente de vidro de Schott Duran contendo 50 ml de meio P-A com concentração tripla e com um tubo de ensaio pequeno invertido, foram adicionados 100 61 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração ml da amostra. Incubou-se a 35° por 24-48h dependendo do resultado. Após este período, se positivo, havia produção de gás com modificação da cor e turvação do meio. Se positivo, realizar-se-ia o teste de diferenciação de totais e de termotolerantes utilizando os meios CLVBB (incubação a 35°C) e este, se positivo, fazia-se o teste de termotolerante em meio EC (incubação a 44,5°C ± 0,2), o primeiro com incubação entre 24 – 48 horas e o segundo com incubação de 24 horas. A presença de gás em cada um destes meios indica positividade para coliformes totais e termotolerantes (fecais), respectivamente. 4.5 4.6 Figuras 4.5 e 4.6 - Recipientes de vidro de Schott Duran e tubo de ensaio invertido para realização do teste P-A. Na figura 4.5 apenas o meio P-A, já na Figura 4.6 o teste positivo para meio P-A. As amostras positivas no meio P-A eram passadas para o meio CLVBB e deste, quando positivo, para o meio EC através de uma alça de platina flambada. Em geral, retiravam-se 3 alçadas da amostra inoculada no meio P-A e colocavam-se no 62 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração CLVBB. Do mesmo modo foi feito quando se precisou inocular no EC amostras vindas do CLVBB. Figura 4.7 – Tubos de ensaio com Caldo Lactosado Verde-Brilhante Bile (CLVBB) Figura 4.8 – Tubos de ensaio com caldo para pesquisa de Escherichia coli (EC) 63 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Esta técnica é mais simples que as demais, além de ter um baixo custo em relação a Técnica Tubos Múltiplos (TTM) e de membrana filtrante. E, no entanto, apresenta também resultados fidedignos. II- Técnica de Tubos Múltiplos (TTM) No momento em que se desejou fazer a quantificação dos coliformes presentes nas amostras, utilizou-se a Técnica Tubos Múltiplos usando-se a serie de 3 tubos para cada alíquota (10, 1 e 0,1 mL) . Perfazendo um total de 9 tubos contendo caldo lactosado para cada amostra. Figura 4.9 – Tubos de ensaio com Caldo Lactosado Duplo e Caldo Lactosado Simples Como mostra a figura 4.10, dos 9 tubos totais 3 deles são tubos grandes contendo 10 mL de caldo lactosado duplo, e os outros 6 tubos contendo 10 mL de caldo lactosado simples. Com o auxilio de uma pipeta estéril com capacidade para 10 ml, foram inoculadas em cada um dos 3 tubos grandes (com caldo lactosado duplo) 10 ml da amostra; com uma outra pipeta estéril com capacidade para 1 ml, foi inoculado 1,0 ml da amostra em cada um de 3 tubos com caldo lactosado (concentração simples). 64 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Antes da ultima série de 3 tubos ser inoculada, foi acrescentado 1 mL da amostra a um tubo contendo 9 mL de água destilada estéril, com finalidade de diluir a amostra 1/10. Desta diluição de 1/10, foi inoculado 1 ml em cada um dos 3 tubos de caldo lactosado simples. Agitou-se cuidadosamente os tubos e foram incubados a 35°C. 1mL 9mL Água estéril 10mL 10mL 10mL 1mL 1mL 1mL 10mL CLD 1mL 1mL 10mL CLS 1mL 10mL CLS Figura 4.10 – Esquema de inoculação de amostra para o Método dos Tubos Múltiplos. Após 24 h de incubação, havendo formação de gás em qualquer quantidade, em qualquer tubo, o ensaio presuntivo era considerado positivo. Se não houvesse gás, prolongava-se a incubação por mais 24 h. Após 48 h de incubação, não havendo formação de gás em qualquer tubo, o ensaio é negativo e a análise está encerrada quanto a coliformes. Havendo formação de gás, anota-se o número de tubos positivos e negativos. Dos positivos, transfere-se com a ajuda de uma alça de platina flambada 3 alçadas para tubos com CLVBB e incuba-se os tubos durante 24-48 horas a 35°C , anota-se os tubos positivos e negativos. Dos tubos positivos, transfere-se novamente 3 alçadas para o meio EC, desta vez incuba-se em 65 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração banho-maria (Figura 4.11) por 24 horas a 44,5°C + 0,2 e novamente anota-se os resultados positivos e negativos. Figura 4.11 – Banho-maria (44,5°C) utilizado para incubação de amostras em meio EC Os resultados positivos e negativos obtidos na TTM são processados através da Tabela de Hoskins. O arranjo do número de tubos positivos das 3 diluições é transposto para tabela estatística que informa o NMP para as diferentes combinações de tubos positivos fornecendo o número mais provável de microrganismos do grupo coliforme total e coliforme termotolerante. 4.2.2 Contagem de Bactérias Heterotróficas Para assegurar-se a realização da contagem em placas efetuaram-se, além da inoculação da amostra original, diluições decimais. Para os aparelhos modernos residenciais, as alíquotas foram de 1mL de cada amostra e a diluição decimal de 1/10 dessa amostra, ambas em triplicata, para uma melhor obtenção dos resultados através da média aritmética das unidades formadoras de colônias nas 3 placas. Já as análises das 66 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração filtrações utilizando o filtro de barro, as alíquotas foram 1/102 e 1/103, ambas também em triplicata e pelo mesmo motivo já citado. Esta diluição foi feita com tubos contendo água destilada estéril. As amostras foram agitadas vigorosamente antes de se iniciar a diluição. Foram realizadas três diluições como esquematizada na Figura 4.12. 1mL 1mL 9mL 9mL 1°: 10-1 1mL 2°: 10-2 3°: 10-3 Figura 4.12 – Esquema de diluição de amostras de água. As devidas diluições, em alíquotas de 1 mL foram transferidas para placa de Petri estéril (em triplicata como já antes mencionado) e, logo em seguida, foram adicionados aproximadamente 10 a 15 ml de meio Ágar para Contagem Padrão (PCA) fundido e resfriado a 42-45°C. Cada placa foi agitada por movimentos circulares nos dois sentidos e, também, segundo dois diâmetros perpendiculares evitando sujar a tampa. Elas foram deixadas solidificar e foram levadas a estufa a 35°C durante 72 h. Após a incubação, as placas foram examinadas com auxiliar do aparelho contador de colônias munido de lupa e as colônias foram quantificadas. É importante mencionar que, após a obtenção do valor da contagem de colônias de cada placa, houve uma correção desse resultado multiplicando n° de colônias obtido em cada placa pela sua diluição correspondente. A unidade expressa nessa análise é unidade formadora de colônia por mL (UFC/mL). 67 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 4.2.3 Medição do pH Para medidas do pH foi utilizado pHmetro eletrônico DIGIMED – DM21. Imediatamente após a retirada das alíquotas necessárias para a realização dos testes P-A, tubos múltiplos e contagem de heterotróficos, foi medido o pH. Esse procedimento foi o ultimo a ser realizado usando o que restou das amostras para não alterar resultados. Figura 4.13 e 3.14 – Imagens do pHmetro usado na medição do pH das amostras. 4.3 Questionário de investigação Paralelamente a análise de água processada pelos aparelhos modernos de filtração em residências da Região Metropolitana do Recife, foi aplicado um questionário com 13 perguntas com o intuito de mapear as condições higiênicas da água antes de ser processada pelo aparelho, bem como nos fornecer informações sobre manutenção e cuidados que os usuários têm com o aparelho utilizado. Questão 01. Tempo de uso do aparelho? A primeira pergunta teve como objetivo saber o tempo de uso do aparelho, o que justificaria resultados desfavoráveis nas análises de suas filtrações. Essa pergunta foi importante já que forneceu também informação sobre o tempo em que possivelmente essa residência estaria se beneficiando de uma água de credibilidade duvidosa até o momento da aplicação deste questionário. 68 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração . Questão 02. Marca e modelo do aparelho? Essa pergunta teve um caráter confidencial, uma vez que a atual pesquisa não visou identificar fabricante ou avaliar eficiência de modelos ou marcas. Houve a necessidade de perguntar a marca e o modelo dos aparelhos para buscar mais informações sobre a tecnologia e o processo utilizado na filtração, bem como matérias primas usadas, instruções de uso. Outro objetivo para a pergunta foi a busca das recomendações do fabricante para posterior confronto com a realidade do aparelho, sendo este, um parâmetro para validar o aparelho na pesquisa. Questão 03. Você conhece o método utilizado pelo aparelho? Usuários adquirem os aparelhos muitas vezes sem o conhecimento mais aprofundado sobre a marca ou que processo e que matérias primas aquela determinada marca utiliza. Essa questão teve como objetivo identificar quais usuários tinham conhecimento do aparelho. Assim, usuários que são conhecedores do método obtiveram informações provavelmente na hora da compra, ou procuraram ler as instruções e recomendações do fabricante e, portanto, estes usuários teriam conhecimento para manuseá-lo corretamente. Questão 04. Qual a data da ultima limpeza ou troca de filtro? Essa questão vai avaliar o tempo da ultima troca de filtro e verificar junto ao fabricante se este período está dentro do prazo recomendado por ele. Funcionou como mais um item para a validação dos aparelhos a serem estudados. Questão 05. Qual o tipo de moradia (casa ou apartamento)? Tem como objetivo esboçar um perfil para os usuários dos aparelhos. Esta pergunta não foi conclusiva para traçar qualquer perfil, mas dá indícios. Questão 06. Qual a fonte de abastecimento de sua casa? Para avaliar se a água utilizada no processo de filtração possuía algum tipo de tratamento prévio. Caso a origem fosse a estação de tratamento local, possivelmente, 69 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração esta água teria sido clorada de acordo com as recomendações do ministério da saúde e teoricamente sem excesso de contaminantes. Questão 07. Quando foi a última lavagem do reservatório de água? Esta pergunta visa unicamente avaliar as condições higiênicas da água antes de passar pelo filtro e confrontar essa realidade com os resultados obtidos em laboratório com a contagem de microrganismos heterotróficos. Questão 08. O manuseio do aparelho está de acordo com a recomendação do fabricante? Esta questão apesar de ter sido mascarada nas perguntas anteriores, não poderia deixar de ter sido feita aos usuários. Questão 09. Você sempre respeita os prazos para limpeza ou troca dos filtros? Mesmo tendo sido feita a pergunta sobre a ultima troca do filtro, esta questão procura se certificar que não apenas o cartucho atual está dentro do prazo, mas que todos os cartuchos já usados no aparelho tenham tido seus prazos de validade respeitados. Questão 10. Você notou alguma diferença na qualidade da água (cor, odor, sabor) após a instalação do filtro? Se sim, qual? O objetivo da pergunta foi observar se a possível contaminação da água poderia ter sido notada pelos usuários dos filtros e, além de perceber, até que ponto a água fornecida pelos filtros é agradável aos seus usuários. Questão 11. Para que finalidade você utiliza o sistema doméstico de purificação? A finalidade de tal questão é tentar traçar um mapa de objetivos do uso dos aparelhos. Sabendo para qual fim os usuários utilizam à água processadas por estes aparelhos é possível prever os danos ou benefícios causados. 70 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Questão 12. Você confia no seu sistema de filtração? Apesar de aparentemente desnecessária, esta que estão seria uma maneira de confirmar a resposta da questão 13. Assim, por exemplo, a causa de não confiar no método e usalo seria simplesmente pela vantagem econômica que ele oferece aos usuários. Essa pergunta é objetiva e as alternativas são: completamente, muito, razoavelmente, pouco e não. Para facilitar o processamento das respostas, para cada uma delas foi atribuído um valor. Os valores são respectivamente 10, 8, 5, 3 e 0. Questão 13. Qual a vantagem de ter esse aparelho em casa? Esta questão visa obter informações sobre a prioridade das pessoas e a importância que elas dão a água, principalmente quando utilizadas para fins tão nobres como beber, cozinhar e lavar alimentos. 71 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 5.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO 5.1 Pesquisa de coliformes em aparelhos Modernos de Filtração Para atender o objetivo do trabalho, que foi avaliar a eficiência dos processos de filtração dos aparelhos domésticos, para fins de purificação de água, foram pesquisados coliformes totais, coliformes termotolerantes e foi realizada contagem de organismos heterotróficos. Obviamente, dois tipos de amostras foram utilizadas: amostras de água afluente ao filtro (antes de processada pelo aparelho) e efluente ao filtro (depois de processada pelo mesmo aparelho). Isto é, amostras da entrada e da saída dos sistemas. É importante salientar que quando se fala em aparelhos modernos de filtração está subentendido aparelhos que forneçam água filtrada numa vazão compreendida entre 40 e 60 litros por hora. Esses aparelhos são, geralmente, acoplados à torneira comum ou a qualquer tubulação. O primeiro parâmetro a ser discutido é referente à remoção de bactérias do grupo coliforme pelo filtro (Figura 5.1). Desse modo, os possíveis resultados referente a filtração foram: A) Entrada Sem Contaminação Saída Sem Contaminação FI B) Entrada Contaminada Saída Sem Contaminação FE C) Entrada Sem Contaminação Saída Contaminada FD D) Entrada Contaminada Saída Contaminada FD(PC) Figura 5.1 – Tipos de situações constatadas nos diferentes sistemas de filtrações analisadas. FI = Filtração Inconclusiva; FD = Filtração Deficiente; FD(PC) = Filtração Deficiente por contaminação; FE = Filtração Eficiente. 72 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Em A, a filtração é considerada inconclusiva, já que não foi possível concluir se o aparelho, através de sua filtração, conseguiria eliminar a contaminação, caso existisse, na água da sua entrada. Em B, a filtração foi considerada eficiente, uma vez que o sistema conseguiu reter a passagem da contaminação da água afluente para a água efluente ao aparelho. Já em C e D, as filtrações foram consideradas deficientes. Em D, a filtração realizada pelo aparelho não conseguiu impedir a passagem de microrganismos do grupo coliformes da água de entrada para água da saída. Enquanto em C seria o mais grave, uma vez que, a água sem contaminação, ao ser processada, foi contaminada pelo aparelho. Isso demonstra que o sistema além de não realizar o que seria sua função (tornar potável águas contaminadas), ainda contamina com bactérias do grupo coliformes a água que estava isenta de contaminação antes do processo realizado por ele. O que leva a supor que existiu retenção e proliferação de bactérias coliformes no interior do filtro A partir do resultado geral do parâmetro retenção de coliformes surgem várias considerações (Figura 5.2). Total de 26 Amostras Entrada Contaminada: 10 amostras Sem contaminação: 16 amostras Saída Saída Contaminada: 8 amostras Sem Contaminação: 2 Amostras Sem Contaminação: 11 Amostras FD FE FI Contaminada: 5 Amostras FD (PC) Figura 5.2 – Organograma Geral dos Resultados das Amostras Procedentes dos Aparelhos Modernos de Filtração. 73 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Como devidamente exposto na Figura 5.2, em um total de 26 amostras analisadas na entrada do aparelho, 10 (38%) estavam contaminadas por bactérias do grupo coliforme e 16 (64%) estavam sem contaminação. É possível observar que os aparelhos que apresentaram, em sua entrada, água contaminada pelo grupo coliforme forneceram dois tipos de amostras na sua saída: amostra ainda contaminada por coliformes e amostra já sem contaminação. Do mesmo modo, os aparelhos que tinham água isenta de coliformes em sua entrada também forneceram os mesmos dois tipos de amostras na sua saída. É interessante observar que os aparelhos modernos, mesmo não tendo, no momento da coleta, contaminação na sua água afluente, podem fornecer além de amostras com ausência de contaminação, amostras contaminadas pelo grupo coliforme. Aparelhos desse tipo podem ser considerados como “bioreatores”, ou seja, que favorecem o crescimento ou cultivo de contaminante, pois o seu interior proporciona condições para proliferação de coliformes. É provável que esses filtros, ao processarem a água com pequena concentração de bactérias do grupo coliforme, retivessem essas bactérias e favorecessem seu crescimento devido ao acúmulo de material orgânico. É possível observar nos resultados da Figura 5.2 que as filtrações de 8 aparelhos foram consideradas deficientes pois não conseguiram reter a contaminação por coliforme. Apenas 2 aparelhos tiveram suas filtrações consideradas eficientes devido a retenção de coliformes. No entanto, 11 aparelhos tiveram suas filtrações inconclusiva, já que as amostras da entrada e da saída dos aparelhos não apresentavam contaminação. E 5 das 16 amostras sem contaminação inicial passaram a ter a presença do grupo coliformes, ou seja, 5 aparelhos tiveram suas filtrações classificadas de deficientes devido a produção de contaminação ( FD(PC)). A análise dos resultados apresentados na Figura 5.3 e Quadro 5.1 mostra que a maior parte da contaminação por coliformes totais é acompanhada também por contaminação de coliformes termotolerantes. Nove aparelhos apresentaram amostras da água da sua saída com contaminação pelo grupo coliforme total e termotolerante. Também é notório que em metade dos aparelhos estudados (13 unidades) a água de saída teve ausência de contaminação por coliformes, mas esse fato não garante necessariamente que esses aparelhos com ausência de contaminação na saída tenham tido filtrações eficientes, haja vista que, em muitas situações, as águas se encontravam potáveis na entrada. 74 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Total de 26 Amostras Entrada Contaminada: 10 amostras Sem contaminação: 16 amostras Saída Somente Coliformes totais Col. Totais e Termotolerantes 2 amostras 8 amostras Saída Contaminada: 8 amostras Sem Contaminação: 2 Amostras Somente Coliformes totais Col. Totais e Termotolerantes 1 amostras 7 amostras Sem Contaminação: 11 Amostras Contaminada: 5 Amostras Somente Coliformes totais Col. Totais e Termotolerantes 3 amostras 2 amostras Figura 5.3 – Distribuição da contaminação: apenas coliformes totais e coliformes totais e termotolerantes simultaneamente. Ainda Quadro 5.1, é possível observar a distribuição da contaminação da água efluente em cada um dos sistemas analisados. De um total de 20 aparelhos que utilizam a filtração com adsorção por carvão ativado 10 apresentavam ausência de contaminação na saída, 8 apresentavam contaminação por coliformes totais e termotolerantes e 2 somente por coliformes totais. A filtração com adsorção por carvão ativado com mecanismo de retrolavagem foi encontrada apenas em 3 aparelhos e em todos eles houve contaminação. Já a filtração que possuía membrana de fibra oca forneceu em todos os casos amostras da saída livres de contaminação. 75 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Quadro 5.1 – Distribuição da contaminação pelos métodos analisados. Contaminação por coliformes em águas de Saída Sistema dos aparelhos Modernos de Coliformes totais e Somente Ausência de Total Filtração Termotolerantes coliformes totais contaminação Geral Carvão ativado 8 2 10 20 Carvão Ativado com retrolavagem 1 2 0 3 Carvão Ativado com Membrana de fibra oca 0 0 2 2 Carvão ativado com retrolavagem e membrana de fibra oca 0 0 1 1 TOTAL 9 4 13 26 A Figura 5.4 mostra de maneira clara o percentual geral das contaminações nas amostras efluentes aos aparelhos modernos. Esse percentual refere-se a contaminação por microrganismos apenas do grupo coliforme total, contaminação pelos grupos coliformes totais e termotolerantes simultaneamente. Contaminação por coliformes em amostras de águas de Saída 100% 80% 50% 60% 15,4% 40% 20% 0% 34,6% Situações observadas na saída dos aparelhos modernos Ausência de contaminação Somente coliformes totais Coliformes totais e E.coli Figura 5.4 - Resultado Percentual de contaminação em amostras efluentes aos aparelhos modernos de filtração. 76 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Quadro 5.2 – Detalhamento dos Resultados Negativos para coliformes. Sistema dos aparelhos Modernos de Filtração FE Amostras Efluentes ao filtro Total da ausência FI de contaminação Carvão ativado 0 10 10 Carvão Ativado com retrolavagem 0 0 0 1 1 2 1 0 1 2 11 13 Carvão Ativado com Membrana de fibra oca Carvão ativado com retrolavagem e membrana de fibra oca TOTAL O Quadro 5.2 (também possível visualizar na Figura 5.2) mostra que dos 13 aparelhos que apresentaram ausência de contaminação do grupo coliformes nas amostras da saída, apenas 2 aparelhos realizaram Filtração Eficiente (FE), ou seja, como previamente citado, existia contaminação na entrada do aparelho mas não existia contaminação na saída, indicando que esses filtros conseguiram reter bactérias do grupo coliforme. Um número bastante pequeno em relação à quantidade de aparelhos analisados. Os outros 11 aparelhos tiveram suas filtrações não conclusivas, baseado na presença ou ausência de coliformes, considerando que a água da entrada já era potável. O Quadro 5.2 ainda relaciona a ocorrência ou não de contaminação nas amostras efluentes com os diferentes tipos de filtros, apresentando o sistema utilizado por cada aparelho. Apesar da impossibilidade da avaliação da eficiência da filtração, em alguns casos, pode-se fazer uma estimativa aproximada da eficiência desses, usando como parâmetro a contagem de bactérias heterotróficas totais (Tabela 5.1). Esse parâmetro foi escolhido para avaliar a eficiência nos casos das águas afluentes com ausência de contaminação por coliformes. Para usá-lo como parâmetro partiu-se do pressuposto que, estando o aparelho em condições de reter microrganismos heterotróficos, teria obviamente condições de reter microrganismos do grupo coliformes totais e coliformes termotolerantes se existissem na água. 77 Weber, C.R Aparelho Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Tabela 5.1 – Detalhamento dos Resultados das análises bacteriológicas das amostras processadas pelos aparelhos modernos de filtração. AD = Antes da Filtração; FD = Depois da Filtração. Coliformes Coliformes Tempo Valores de Heterotróficos UFC/mL Totais Termotolerantes Método do aumento ou Purific. diminuição AF DF AF DF AF DF 01 1A CA N N N N 1,0 x 101 2,0 x 103 Aumentou 200 x 02 2A CA N N N N 8,3 x 101 Incontáveis Aumento Indeterminado 03 4A CA+MFO+RL P N P N Incontáveis Incontáveis Indeterminado 04 1A 8M CA N P N N 5,3 x 101 1,3 x 102 Aumento de 60% 05 1A CA P N N N 4,2 x 102 Incontáveis Aumento Indeterminado 06 2 A 6M CA N N N N 1,3 x 103 3,5 x 102 Diminuiu 3,7 x 07 2A CA+RL P P P P 3,2 x 103 5,0 x 103 Aumento de 30% 08 2A CA P P P P 1,0 x 103 3,0 x 103 Aumento de 66% 09 5A CA+RL N N N N 3,6 x 103 5,0 x 103 Aumento de 28% 10 4A CA N P N P Incontáveis Incontáveis 1 2,5 x 10 2 1,5 x 10 Indeterminado 11 3A CA N N N N 12 3A CA P P P P 13 3A CA N P N N 2,3 x 101 4,0 x 103 Aumento de 173 x 14 3A CA N N N N 1,0 x 101 7,0 x 101 Aumento de 85% 15 5A CA+RL P P P P 3,4 x 102 1,0 x 102 Diminuição 3,4 x 16 11 M CA P P P P Incontáveis 7,3 x 103 Diminuição Indeterminada 17 2A CA N N N N 6,3 x 102 8,2 x 102 Aumento de 23% 18 4A CA N N N N 2,5 x 102 8,2 x 102 Aumento de 69% 2 3 19 3A 20 3M CA+MFO CA+MFO P N P N P N P N Incontáveis Incontáveis 3,5 x 10 1 2,3 x 10 2 2,5 x 10 3 6,5 x 10 3 Aumento 6 x Indeterminado Aumento de 7 x Aumentou 278 x 21 3A CA P P P P 3,5 x 10 2,1 x 10 Aumento de 6 x 22 8M CA N P N P 1,8 x 102 Incontáveis Aumento Indeterminado 23 6M CA N N N N 1,3 x 101 3,6 x 103 Aumentou 276 x 24 6M CA P P N N 3,0 x 101 3,5 x 103 Aumento de 116 x 25 1A CA N P N N 7,3 x 101 2,2 x 102 Aumento de 3x 26 3A CA N N N N 1,0 x 103 Incontáveis Aumento Indeterminado - Aparelhos que aumentaram a quantidade UFC/mL da saída Fonte Vermelha - Aparelhos com filtração Inconclusiva, sem contaminação na entrada e na saída. Carvão Ativado – CA Carvão ativado e Retrolavagem – CA+RL Carvão ativado e Mem. Fibra oca – CA+MFO C. Ativ. M. fibra oca e Retrolavagem – CA+MFO+RL P – Positivo; N – Negativo; A – ano; M – mês; d - Dia 78 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Vale salientar que os valores, denominados de incontáveis na Tabela 5.1, tiveram como objetivo expressar a impossibilidade de contagem, uma vez que a quantidade de UFC/mL foi muito elevada. Ainda que seja impossível informar a quantidade exata de UFC/mL, quando incontáveis, sabe-se que esse valor é maior que o valor máximo quantificado na Tabela (7370 UFC/mL). Na Tabela 5.1 é possível perceber o número de microrganismos heterotróficos que aparecem antes (AF) e depois da filtração (DF). As linhas destacadas em cor verde correspondem aos aparelhos que aumentaram a quantidade de heterotróficos após o processamento da água. Já as linhas com caracteres destacados em vermelho correspondem às filtrações inconclusivas pelo parâmetro presença de bactérias do grupo coliforme, uma vez que a água afluente ao aparelho estava isenta de contaminação e a água da saída permanecia sem contaminação pelo grupo. É importante observar que dos 26 aparelhos, apenas 4 não foi possível determinar aumento ou diminuição na contagem de heterotróficos das amostras na saída (aparelhos 03, 05, 10, 12). No entanto, uma vez que apresentam valores da sua contagem impossíveis de serem quantificados, significa que esses valores são maiores que 500 UFC/mL, indicando assim, precariedade das condições higiênicas da água fornecida por esses aparelhos. Em 3 aparelhos (02, 22, 26) foi possível determinar um aumento, no entanto não foi possível determinar de quanto foi o aumento verificado. Já a diminuição da contagem de heterotróficos na saídas foi verificada em apenas 3 aparelhos (06, 15 e 16), no entanto, apenas nos aparelhos 06 e 15 foi possível determinar que essa diminuição foi, respectivamente 3,7 e 3,4 vezes menor que o valor da contagem das amostras da entrada (Tabela 5.1). Analisando-se de uma maneira geral os resultados dos aparelhos modernos, e através do uso do os métodos Presença e Ausência e Contagem de heterotróficos como parâmetros de avaliação, pode-se concluir que: • Dos 26 aparelhos analisados, 10 aparelhos tiveram suas filtrações classificadas como Filtração Deficiente (FD) por fornecer água com numero maior de heterotróficos que aquele recebido na entrada, ou seja, as amostras efluentes aos aparelhos apresentaram aumento na quantidade de heterotrófico, mas não apresentaram contaminação pelo grupo coliforme. No entanto, apenas 2 79 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração aparelhos desse grupo (denominado de aparelho 11, 14) apresentaram um aumento inferior a 500 UFC/mL, que não seria segundo a Portaria 518/2004 do MS motivo suficiente para reprovação da água. • Outro fator observado é que no aparelho 05 a retenção de coliformes existe, no entanto, há um aumento de UFC/mL na saída. No aparelho 03 há “retenção” de bactérias do grupo coliforme total, mas não há redução de heterotróficos na sua saída. Nesses dois casos, não foi possível determinar qual o aumento já que na sua saída as amostras apresentaram valores incontáveis de colônias heterotróficas (Tabela 5.1); • Dois (2) aparelhos (15 e 16) reduziram na sua saída a quantidade de heterotrófico e ainda apresentaram contaminação por coliformes totais e termotolerantes, (Tabela 5.1). No entanto, o aparelho 16, não conseguiu reduzir esse número na amostra da saída para valores menores que 500 UFC/mL ; • Quatro (4) aparelhos (04, 13, 24, 25) forneceram água após o processo de filtração com contaminação por coliformes totais e com aumento da contagem de heterotróficos, 60% maior para o aparelho 04 e 173, 116 e 3 vezes maior para os aparelhos 13, 24 e 25, respectivamente (Tabela 5.1). Ainda que, mesmo com o aumento, o valor da contagem na saída seja inferior a 500 UFC/mL, como verificado nos aparelhos 04 e 25 (Tabela 5.1); • Cinco (5) aparelhos (07, 08, 19, 21, 22) que fornecem amostras com contaminação por coliformes totais e termotolerantes ao mesmo tempo alem de uma elevada contagem de heterotróficos na amostra da sua saída (Tabela 5.1); • Em 2 aparelhos (10, 12) que fornecem contaminação por coliformes totais e termotolerantes, mas não foi possível avaliar o parâmetro da contagem de heterotróficos devido ao elevado numero de UFC/mL nas placas, antes e também depois do processo (Tabela 5.1). 80 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração A discrepância entre a quantidade de UFC/mL da entrada e da saída é melhor visualizada na Figura 40. Na Figura 5.5 pode ser observado que na maioria dos aparelhos, as filtrações fornecem água aos usuários com quantidade maior de heterotróficos do que havia antes do processo. Isso quer dizer que, a maioria dos aparelhos analisados aumentou a quantidade de microrganismos heterotróficos após processar determinada amostra de água. Contagem de Heterotróficos (Entrada vs. Saída) 1,00E+04 7,50E+03 UFC/mL 5,00E+03 2,50E+03 0,00E+00 1 3 5 7 9 11 13 15 Aparelho analisado 17 19 21 23 AF 25 DF Figura 5.5 – Contagem de heterotróficos na entrada e saída dos aparelhos modernos de filtração Se observarmos a Tabela 5.2, dos 11 aparelhos que forneceram Filtração Inconclusiva (FI) pela ausência de contaminação antes e depois do processo de filtração, apenas 1 obteve quantidade de heterotróficos em UFC/mL na amostra da saída inferior a da entrada, ou seja, apenas um aparelho conseguiu reduzir efetivamente o numero de bactérias heterotróficas após ser submetida ao processo de filtração. Apesar desse parâmetro não ser suficiente para classificar a amostra como Não Potável, como estabelece a portaria N° 518/2004 do MS, ele dá margem para indiciar as filtrações dos aparelhos, classificando-as como: Filtração Eficiente (FE) ou Filtração Deficiente (FD). Isto é, esse parâmetro permite classificar uma amostra de acordo com as condições higiênico-sanitárias 81 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Tabela 5.2 – Fragmento da Tabela 5.1 (Detalhamento dos Resultados das amostras processadas pelos aparelhos modernos de filtração). Aparelhos analisados Heterotróficos UFC/mL AF DF 01 1,0 x 101 2,0 x 103 02 8,3 x 101 Incontáveis 06 1,3 x 103 3,5 x 102 09 3,6 x 103 5,0 x 103 11 2,5 x 101 14 1,0 x 100 1,5 x 102 7,0 x 100 17 6,3 x 102 8,2 x 102 18 2,5 x 102 8,2 x 102 20 2,3 x 101 6,5 x 103 23 1,3 x 101 3,6 x 103 26 1,0 x 103 Incontáveis - Aparelhos que aumentaram a quantidade UFC/mL da saída Fonte - Aparelhos com filtração Inconclusiva, sem contaminação na entrada e na saída. Então, observando os Quadros 5.3 e 5.4, que expõem de maneira sucinta e clara o resultado final dos aparelhos modernos de filtração (elevada vazão) podemos concluir de uma maneira geral, que a filtração foi considerada deficiente (FD) em 23 dos 26 aparelhos analisados. Desses 25 aparelhos, 13 realizaram filtração deficiente por apresentar contaminação na saída, independente da presença de coliformes na sua entrada e 12 aparelhos, apesar de não fornecerem amostras na sua saída com contaminação pelo grupo coliforme, tiveram suas filtrações consideradas deficientes por não diminuírem a quantidade de heterotróficos na sua saída. Quadro 5.3 – Quantidade de Filtros com filtrações Deficientes e os parâmetros que as classificam. FILTRAÇÕES DEFICIENTES de um total de 26 Amostras Parâmetros Utilizados N° de Aparelhos % Presença de coliformes na saída 13 50,00% Aumento do n° de coliformes na saída 12 46,15% 25 96,15% TOTAL 82 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Quadro 5.4 – Quantidade de Filtros com filtrações Eficientes e o parâmetro que a classifica. FILTRAÇÕES EFICIENTES de um total de 26 Amostras Parâmetro Utilizado N° de Aparelhos % Ausência de coliformes na saída com Diminuição do n° de coliformes 1 3,85% TOTAL 1 3,85% Somente em um aparelho teve sua filtração considerada eficiente (FE), ou seja, o aparelho tanto conseguiu reter coliformes quanto reduziu o número de heterotróficos na saída. Este aparelho foi o único que conseguiu tornar potável uma água contaminada além de fornecer ao seu usuário uma água de qualidade higiênica muito boa. Vale ressaltar ainda que dos 23 aparelhos que tiveram FD, 13 forneceram amostras que seriam reprovadas pelo MS de acordo com a portaria 518/2004. 5.2 Pesquisa de coliformes em Filtros de Barro Foram realizadas várias filtrações em filtro doméstico de barro, com vela de cerâmica, novo, até se observar a tendência da água se tornar potável. As filtrações iniciais (da 1ª a 6ª filtração) foram avaliadas apenas pelo método da contagem de heterotróficos. A justificativa para essa medida está apoiada no fato de se desejar avaliar as bactérias totais e, a partir da redução da população, se iniciaria a pesquisa de coliformes. Assim, foi adotada a estratégia de realizar os ensaios para verificar a presença de coliformes apenas quando o resultado da contagem de microrganismos heterotróficos fosse reduzido pelo filtro, mostrando que o mesmo começou a funcionar adequadamente. A redução da quantidade de heterotróficos da água processada só aconteceu na 6ª filtração (3 dias), por isso só a partir de então foram realizados testes pelo método P-A , como mostra o Tabela 5.3. Ao terem sido realizados os testes P-A, foram observados que após muitas filtrações consecutivas, as amostras da saída do filtro de barro ainda apresentavam contaminação por coliforme. Esse fato justificou a necessidade de se saber a quantidade de microrganismos do grupo coliforme que o filtro de barro não conseguia reter. Na Tabela 5.4 observa-se que a partir da 14ª filtração, o filtro conseguiu reter o grupo coliforme além de reduzir consideravelmente a quantidade de heterotróficos 96 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração presentes na água. Esse resultado foi comprovado tanto pelo método qualitativo quanto pelo método quantitativo. Tabela 5.3 – Contagem de heterotróficos da água de entrada e saída durante as 16 filtrações. Filtrações 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª 11ª 12ª 13ª 14ª 15ª 16ª Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Contagem de Heterotróficos UFC/mL Incontáveis Incontáveis Incontáveis Incontáveis 13 300 173 300 4 130 27 600 4 500 54 600 46 260 18 367 56 800 21 600 81 260 48 500 205 300 61 300 74 000 40 700 239 600 124 600 190 000 60 300 134 500 13 000 170 300 4 500 206 000 3 200 68 500 1 400 Pesquisa de coliformes P-A Pesquisa de coliformes Tubos Múltiplos NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO NÃO REALIZADO REALIZADO NÃO REALIZADO REALIZADO NÃO REALIZADO REALIZADO NÃO REALIZADO REALIZADO NÃO REALIZADO REALIZADO NÃO REALIZADO REALIZADO REALIZADO REALIZADO REALIZADO REALIZADO REALIZADO REALIZADO REALIZADO REALIZADO REALIZADO 84 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Tabela 5.4 – Análise das filtrações de amostras realizadas em filtro de barro Filtrações Contagem de Pesquisa de coliformes Pesquisa de coliformes P-A Tubos Múltiplos Heterotróficos (NMP/mL) UFC/mL Col. Totais Col. Termot Col. Totais Col. Termot Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída Entrada Saída 46 260 18 367 56 800 21 600 81 260 48 500 205 300 61 300 74 000 40 700 239 600 124 600 190 000 60 300 134 500 13 000 Positivo Positivo Positivo Positivo Positivo Positivo Positivo Positivo Positivo Positivo Positivo Positivo Positivo Positivo Negativo Negativo Negativo Negativo Positivo Positivo Positivo Positivo Negativo Negativo Negativo Negativo Negativo Negativo 27 9,2 28 7,4 < 3,0 < 3,0 3,6 < 3,0 14ª Entrada Saída 170 300 4 500 Positivo Negativo Positivo Negativo 35 < 3,0 11 < 3,0 15ª Entrada Saída Positivo Negativo Negativo Negativo 6,1 < 3,0 < 3,0 < 3,0 16ª Entrada Saída 206 000 3 200 68 500 1 400 Positivo Negativo Negativo Negativo 9,2 < 3,0 < 3,0 < 3,0 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª 11ª 12ª 13ª Não Realizado Não Realizado Não Realizado Não Realizado Não Realizado Não Realizado Não Realizado Podemos observar alguns pontos importantes (Figura 5.6): • A partir da 7ª filtração (a qual começou a ser realizado o teste P-A), é possível perceber que em toda amostra da entrada do filtro foi encontrada contaminação por coliformes totais. No entanto, apenas 3 filtrações tinham na água da entrada também contaminação por coliformes termotolerantes; • Pode-se observar que apesar da diminuição dos heterotróficos em 11 filtrações seguidas (da 6ª a 16ª) foram necessárias 9 filtrações (da 6ª a 14ª) para ser registrada a primeira filtração eficiente pelo parâmetro coliformes totais; 85 Weber, C.R • Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Depois de registrada a retenção de coliformes (14ª filtração), foram realizadas mais 2 filtrações (15ª e 16ª ) e os resultados favoráveis persistiram. Situação da contaminação (unidades arbitrátrias) Evolução da Contaminação (filtro de barro) 1,5 1 0,5 0 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª 11ª 12ª 13ª 14ª 15ª 16ª Filtrações Contagem de Heterotrófico Coliformes Totais Coliformes termotolerantes 0,5 – Diminuição ou retenção da contaminação 1 – Aumento ou persistência da contaminação Figura 5.6 – Evolução da contaminação por bactéria do grupo coliforme total, coliforme termotolerante e heterotrófico total da saída do filtro de barro. É possível observar uma redução do número de UFC/mL na contagem de heterotróficos da 6ª a 16ª filtração (Figuras 5.6 e 5.7) e, apesar disso, nota-se uma persistência na presenças de bactérias do grupo coliformes da 7ª a 16ª filtração (Figura 5.6). Redução Cont agem Heter oróficos nas no Filtra ções Contag em de da Heter otróf icosde(Ent rada vs. Saída) filtro de 2,50E+05 2,00E+05 Contagem de He terotróficos (UFC/mL) 1,50E+05 1,00E+05 5,00E+04 0,00E+00 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª 11ª 12ª 13ª 14ª 15ª 16ª Entrada Saída Filtrações Figura 5.7 – Redução da Contagem de heterotrófico da 6ª a 16ª filtração no filtro de barro 86 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Apesar da persistência do grupo coliforme em filtrações que reduziram a quantidade de heterotróficos, é importante notar que a quantidade de contaminantes heterotróficos nas primeiras filtrações foi muito grande e, em cada filtração realizada, a redução desses contaminantes aumentava (Figura 5.8), ou seja, o filtro de barro foi retendo um percentual maior de microrganismos heterotróficos. Evolução da redução de Heterotróficos (filtro de barro) Percentual de redução 120,0% 97,3% 98,4% 100,0% 97,7% 80,0% 90,3% 68,3% 60,0% 45,0% 40,2% 40,0% 48,1% 39,8% 20,0% 37,6% 38,1% 0,0% 6ª 7ª 8ª 9ª Quantodade de heterotróficos 10ª 11ª 12ª 13ª 14ª 15ª 16ª Filtrações Figura 5.8 – Percentual de Redução da Contagem de heterotrófico da 6ª a 16ª filtração em percentual no filtro de barro Algumas teorias já são aceitas para esse fato, o mais defendido é que a porosidade do elemento filtrante diminui com o passar do tempo e com o constante uso, graças a formação de um “biofilme”, camada de bactérias e material orgânico que diminui os poros da vela e dificulta a passagem de microrganismos (BRITO, 2005). Outro fator a ser observado e mencionado é que o filtro da análise nunca foi anteriormente usado. No entanto, ele foi submetido à realização de filtrações de amostras altamente contaminadas oriundas da ETA-UFPE e, apesar disso, obteve, após 14 filtrações, resultados satisfatórios. 87 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 5.3 Determinação do pH A Portaria N° 518 do Ministério da Saúde, recomenda que o pH da água seja mantido na faixa de 6,0 a 9,5. Nesse trabalho, foi avaliado o pH de todas as amostras usando pHmetro. Nas residências, a média de pH antes de processada pelo aparelho de filtração foi de 6,59; sendo o pH mais baixo igual a 4,7 e o mais alto igual a 7,4. Apenas 2 amostras ficaram fora da norma do Ministério da Saúde, com pH abaixo de 6,0. A média das amostras, após o processamento dos respectivos aparelhos foi de 6,79 sendo o pH mais baixo igual a 4,5 e o mais alto igual a 9,7. Na saída, 4 amostras ficaram fora da faixa tolerada pelo Ministério da Saúde, uma delas com pH acima de 9,5 e 3 delas com pH abaixo de 6,0. Quadro 5.5 – pH das amostras de água dos aparelhos modernos de filtração Aparelhos 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 pH Entrada Saída 7,3 7,2 7,2 6,6 6,8 6,3 7,1 6,7 6,4 7,3 7,1 7 7,4 5,8 6,9 7 7,2 6,9 7,1 6,7 7,1 5,9 4,7 6 4,8 5 7,2 7,3 6,4 7,1 7,1 6,2 7,2 6,7 9,7 7,4 6,9 6,8 7,2 6,1 6,9 6,8 7,1 6,5 6,9 6,9 7 8,4 4,5 6,3 4,7 5,4 88 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração O Quadro 5.5 e a Figura 5.9 mostram o pH da água antes e depois do processo de filtração pelos aparelhos domésticos nos 26 pontos de coleta. É possível observar que apenas em dois pontos há uma grande diferença entre o pH da entrada e o pH da saída do aparelho (aparelhos 22 e 9). pH da Entrada e da Saída dos Aparelhos Domésticos 10 9 8 7 6 pH 5 4 3 2 1 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Entrada Saída Aparelhos Figura 5.9 – Diferença entre o pH de entrada e saída de água dos 26 aparelhos estudados. Na Figura 5.10 os pontos acima do eixo x correspondem aos aparelhos que aumentaram o pH da água, enquanto os pontos abaixo correspondem aos aparelhos que diminuíram o pH. Os pontos no eixo x correspondem aos que não alteraram. É possível observar que quanto maior a distancia entre o ponto e o eixo maior a diferença entre o pH da entrada e da saída. 89 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Evolução do pH aparelhos domésticos 4 3,5 Diferença de pH (pH S -pHE) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 -0,5 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 -1 -1,5 Aparelhos Figura 5.10 – Relação entre aumento e diminuição de pH da água. No filtro de barro observou-se uma média de pH nas amostras efluentes ao aparelho em torno de 7,4, com mínima de 6,8 e máxima de 7,9. Todas filtrações do filtro de barro forneceram amostras dentro da faixa recomendada, conforme descrito no Quadro 5.6. Quadro 5.6 – pH das amostras de água filtradas pelo filtro de barro tradicional. Filtrações 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª 11ª 12ª 13ª 14ª 15ª 16ª pH Entrada Saída 7 6,5 6,7 7,6 7,2 7,3 7,2 6,9 6,4 6,6 7,2 7,4 7,5 7,8 7,5 7,2 7,3 6,8 7 7,7 7 7,6 7 7,4 6,8 7,2 7,6 7,8 7,8 7,9 7,9 7,9 90 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Nas 16 filtrações, as amostras da saída tiveram valores de pH muito próximos como mostra a Figura 5.11. E a evolução do pH no filtro de barro (Figura 5.12) fornece um gráfico mais uniforme em relação ao gráfico do pH nos aparelhos modernos. Em primeiro lugar no filtro de barro não existem grandes picos, ou seja, grandes diferenças entre o pH da entrada e o pH da saída. Outro fator importante é que no filtro de barro (Figura 5.12) são contabilizados, dentro das 16 filtrações realizadas, 14 aumentos leves de pH e apenas 2 reduções discretas, e nenhuma das filtrações forneceu pH constante. pH das amostras do filtro de barro 8 7 6 5 pH 4 3 2 1 0 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 8ª 9ª 10ª 11ª 12ª 13ª 14ª 15ª 16ª Filtrações Saída Entrada 7ª Figura 5.11 – pH da água das 16 filtrações realizadas no filtro de barro. Evolução do pH no Filtro de Barro Diferença de pH (pH S -pHE) 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 -0,5 -1 -1,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Filtrações Figura 5.12 – Evolução do pH da água no filtro de barro. 91 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 5.4 Resultados do questionário aplicado nas residências O questionário aplicado forneceu informações valiosas para a conclusão da pesquisa. As respostas as perguntas foram: Questão 01. Tempo de uso do aparelho? O tempo médio dos aparelhos analisados como mostra no Quadro 5.7 foi de 2 anos 4 meses. Sendo o aparelho mais antigo com tempo de aquisição superior a 5 anos e o aparelho mais novo com tempo de aproximadamente 3 meses. Quadro 5.7 – Valores mínimo, máximo e media do tempo dos aparelhos domésticos. 26 Aparelhos Tempo máximo Mais de 5 anos Média 2 anos e 4 meses Tempo mínimo 3 meses Questão 02. Marca e modelo do aparelho? Essa questão tem como único e exclusivo objetivo o controle interno da pesquisa, uma vez que em, a atual pesquisa não visa identificar fabricante ou avaliar eficiência de modelos ou marcas. Fez-se necessário a informação sobre a marca e o modelo dos aparelhos para buscar mais informações sobre a tecnologia e o processo utilizado na filtração, bem como matérias primas usadas, instruções de uso e recomendações do fabricante. Assim, foram avaliados esses parâmetros na hora de validar os aparelhos para a pesquisa. As análises englobaram, dentro dos 26 pontos de coleta, 6 marcas diferentes de aparelhos. Foram denominados por letras maiúsculas do alfabeto, então chamadas de marcas A, B, C , D, E e F. A amostragem dessas marcas foi aleatória e, por isso mesmo, não favorece qualquer uma das marcas analisadas. Como mostra ao Quadro 5.8, a marca A foi a mais encontrada com 6 unidades e as marcas E e F foram as menos encontradas, cada uma com 3 exemplares. 92 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Quadro 5.8 – Marcas dos aparelhos domésticos mantidas em sigilo e identificada por letras. Marcas analisadas Quantidade aparelhos analisados A B C D E F 6 5 5 4 3 3 Questão 03. Você conhece o método utilizado pelo aparelho? Todas as pessoas entrevistadas conheciam o método utilizado pelo filtro. E 100% das respostas registradas no questionário estavam de acordo com as instruções fabricante, ou seja, os usuários forneceram respostas corretas. Questão 04. Qual a data da ultima limpeza ou troca de filtro? Todos os aparelhos estudados estavam sendo usados dentro do prazo de validade do cartucho de carvão ativado, como sugere o fabricante, ou com a retrolavagem sendo feita com uma freqüência também recomendada pelo manual de instruções. De acordo com o Quadro 5.9, o menor tempo da manutenção até o dia da coleta foi de 3 dias e o tempo máximo encontrado para o mesmo fato foi de 5 meses. Os fabricantes recomendam a cada 6 meses. A média desse tempo de manutenção foi de 3 meses e 20 dias. Quadro 5.9 – Valores mínimo, máximo e media do tempo da ultima manutenção do aparelho. Aparelhos Maior Tempo 5 meses Média 3 meses e 20 dias Menor Tempo 3 dias Tal fato demonstrou que os resultados encontrados, relativos ao aumento de contaminação registrado na saída dos filtros, não se deve, portanto, ao uso incorreto por parte dos usuários, mas provavelmente, devido a falhas do próprio sistema de filtração proposto. 93 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração Questão 05. Qual o tipo de moradia? Do total de 26 residências que fizeram parte desta pesquisa, 13 (50%) eram casas e 13 (50%) eram apartamentos, todas localizadas na Região Metropolitana do Recife. Questão 06. Qual a fonte de abastecimento de sua casa? Das 26 residências com aparelho, em 23 delas o aparelho era alimentado com água oriunda da COMPESA, e em apenas 3 residências o aparelho era alimentado com água de poço artesiano com cloração no próprio local. Questão 07. Quando foi a última lavagem do reservatório de água? De acordo com o Quadro 5.10, o menor tempo da ultima lavagem dos reservatórios da residência até o dia da coleta foi de 7 dias e o tempo máximo encontrado foi mais de 5 anos. A média encontrada o tempo da ultima manutenção foi de 1 ano e 6 meses. Quadro 5.10– Valores mínimo, máximo e media do tempo da ultima limpeza do reservatório das residências. Aparelhos Maior Tempo Mais de 5 anos meses Média 1 ano e 6 meses Menor Tempo 7 dias Questão 08. O manuseio do aparelho está de acordo com a recomendação do fabricante? Em 26 residências coletadas, 100% dos entrevistados afirmam que seguem rigorosamente as recomendações dos fabricantes. Questão 09. Você sempre respeita os prazos para limpeza ou troca dos filtros? O resultado foi que 100% das pessoas entrevistadas responderam que sim, sempre respeita os prazos de troca e limpeza do aparelho. Questão 10. Você notou alguma diferença na qualidade da água (cor, cheiro, sabor) após a instalação do filtro? Se sim, qual? 94 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração As respostas foram distribuídas entre: • Não noto modificação: Resposta dada em 7 residências (26,9%); • O gosto melhorou: Resposta dada em 4 residências (15,5%) • O gosto piorou: Resposta dada em 13 residências (50%) • Noto cheiro forte: Resposta dada em 1 residência (3,8%) • Noto cor diferente: Resposta dada em 1 residência (3,8%). Questão 11. Para que finalidade você utiliza o sistema doméstico de purificação? De acordo com o a Quadro 5.11, as respostas foram divididas em: Quadro 5.11– Finalidade da água da saída dos aparelhos. N° de pontos Apenas para beber Para beber e cozinhar 7 (26,9%) 11 (42,3%) Para beber, cozinhar Apenas para lavar e lavar alimentos alimentos 5 (19,2%) 3 (11,6%) Questão 12. Você confia no seu sistema de filtragem? O resultado da confiança dos usuários em relação aos seus métodos foi exposto em forma de média. Como mostra a Quadro 5.12, a média foi 7,2, significa que de um modo geral , os usuários confiam razoavelmente-muito nos seus aparelhos modernos de filtração. Quadro 5.12 – Respostas dos usuários em relação a credibilidade. Credibilidade do método Quantidade Nota Média Completamente Muito Razoavelmente Pouco Não 7 (26,9%) 11 (42,4%) 4 (15,4%) 3 (11,5%) 1 (3,8%) 7,2 Questão 13. Qual a vantagem de ter esse aparelho em casa? A resposta da maioria dos entrevistados foi que a principal vantagem do uso de aparelhos de filtração é a economia (resposta dada em 23 residências – 88,5%), enquanto a saúde foi respondida em apenas 3 residências. 95 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 6.0 CONCLUSÃO As análises das filtrações demonstram, sem qualquer dúvida, que os aparelhos modernos de filtração doméstica fornecem aos seus usuários processos de filtração deficientes quanto a parâmetros bacteriológicos. Na maioria das vezes, não apenas deixam de reter microrganismos do grupo coliforme e heterotrófico como passam a se comportar de maneira semelhante a "bioreatores biológicos", já que contaminam a água efluente com tais microrganismos que previamente não existiam. As analises das filtrações realizadas pelo filtro de barro tradicional (filtro novo) demonstra que no início, a taxa de remoção de bactérias pelo filtro é bastante baixa. No entanto, na medida em que vão sendo realizadas as filtrações, essa taxa de remoção vai aumentando progressivamente até atingir valores bastante altos. Isso se deve ao fato da formação de um biofilme que diminui a porosidade do elemento filtrante dificultando ainda mais a passagem de microrganismos, ou seja, formação de uma camada biológica com o tempo de exposição da vela com a água contaminada. Vale salientar que a dificuldade de achar residências que ainda utilizem filtros tradicionais e pelo fato de todos os filtros de barro ser construídos pelo mesmo material, tanto a talha quanto o elemento filtrante, tiveram como conseqüência algumas diferenças em relação a amostragem para a comparação com os filtros industriais modernos. A primeira diferença está apoiada no fato de terem sido realizados 26 testes em diferentes filtros modernos, devido a pluralidade de marcas e modelos enquanto para os filtros tradicionais foram feitos 16 testes em um único filtro, utilizando filtrações consecutivas. A vazão é outro fator discordante entre os dois tipos de filtro analisados. Ela está diretamente relacionada ao mecanismo da filtração. No filtro moderno a vazão pode chegar a 60 litros por hora enquanto para o filtro tradicional a vazão fica registrada em torno de 15 litros por hora. Outra diferença importante a ser citada é referente às condições que foi submetido cada tipo de filtro estudado. O filtro de barro tradicional foi submetido a filtração com água sem tratamento por cloração, vinda diretamente de poços, e com uma quantidade alta de partículas em suspensão e, mesmo assim conseguiu apresentar um bom desempenho fornecendo água potável. No entanto, os filtros modernos, foram submetidos a filtração de água previamente tratada, algumas vezes isentas de contaminação e forneceram água com contaminação ao final, 96 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração demonstrando que deveria estar ocorrendo acúmulo e proliferação de bactérias em seu interior. Ao final desta pesquisa, pode-se afirmar, em síntese, que a tradição se sobrepôs à modernidade, já que o desempenho do filtro de barro foi melhor que dos aparelhos modernos de filtração doméstica, mesmo com bons procedimentos de coleta, tomando como parâmetro a retenção de bactérias do grupo coliforme e microrganismos heterotróficos. 97 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 7.0 REFERENCIAS BIBLIOGÁFICAS A. AMMON, KOCH. R. Surveillance des infections à Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC) et du syndrome hémolytique et urémique (SHU) em Europe, Euro Surveillance. Vol. 2, número 12, p. 91-96, Decembre, 1997. ALVES, N. C.; ODORIZZI, A. 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Se sim, qual? _____________________________________________ 4. Qual a data da ultima limpeza ou troca de filtro? ___/___/___ 5. Qual o tipo de moradia? __________________________ 6. Qual a fonte de abastecimento de sua casa? ( ) COMPESA ( ) Poço artesiano 7. Quando foi a última lavagem do reservatório de água?_________________________ 8. O uso do aparelho está de acordo com a recomendação do fabricante?( )Sim( ) Não 9. Você sempre respeita os prazos para limpeza ou troca dos filtros? ( ) Sim ( ) Não 10. Você notou alguma diferença na qualidade da água (cor, cheiro, sabor) após a instalação do filtro? Se sim, qual? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 11. Para que finalidade você utiliza o sistema doméstico de purificação? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 12. Você confia no seu sistema de filtragem? ( ) Completamente ( ) Muito ( ) Razoavelmente ( ) Pouco ( ) Não Por quê? _______________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 13. Qual a vantagem de ter esse aparelho em casa? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Observações Finais: ______________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 105 Weber, C.R Avaliação dos Sistemas Domésticos de Filtração 9.0 ANEXO 9.1 Tabela de Hoskins (NMP) Número Mais Provável por grama ou mL, para séries de 3 tubos com inóculos de 0,1, 0,01 e 0,001 g ou mL e respectivos intervalos de confiança 95%. 106